Μελέτη ύνθετων Μονωτικών Διακένων ςε Εναλλαςόμενη Σάςη

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΠΟΛΤΣΕΧΝΙΚΗ ΧΟΛΗ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ ΤΨΗΛΩΝ ΣΑΕΩΝ Μελέτη ύνθετων Μονωτικών Διακένων ςε Εναλλαςόμενη Σάςη Διπλωματική Εργαςία ΜΠΑΚΑΛΗ ΑΙΚΑΣΕΡΙΝΗ ΣΟΤ ΝΙΚΟΛΑΟΤ (ΑΜ 5874) ΕΠΙΒΛΕΠΟΤΑ: ΕΠΙΚΟΤΡΟ ΚΑΘΗΓΗΣΡΙΑ Ε. ΠΤΡΓΙΩΣΗ ΑΡΙΘΜΟ ΔΙΠΛΩΜΑΣΙΚΗ ΕΡΓΑΙΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:

2 ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πηζηνπνηείηαη φηη ε δηπισκαηηθή εξγαζία κε ζέκα Μελέτη ςύνθετων μονωτικών διακένων ςε εναλλαςόμενη τάςη ηεο θνηηήηξηαο ηνπ Σκήκαηνο Ηιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ Μπαθάιε Αηθαηεξίλε ηνπ Νηθνιάνπ ΑΜ 5874 Παξνπζηάζηεθε δεκφζηα θαη εμεηάζζεθε ζην ηκήκα Ηιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη ηερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ζηηο.. Η επηβιέπνπζα Ο Γηεπζπληήο ηνπ Σνκέα Διεπζεξία Ππξγηψηε Δπίθνπξνο Καζεγήηξηα Αληψληνο Αιεμαλδξίδεο Καζεγεηήο ειίδα 1 απφ 89

3 Περιεχόμενα Πεξίιεςε... 3 Abstract... 5 Δηζαγσγή... 7 Κεθάιαην Ι Τπεξηάζεηο Μνλψζεηο... 9 Κεθάιαην ΙΙ Γηειεθηξηθά Τιηθά Κεθάιαην ΙΙΙ πκπεξηθνξά Γηειεθηξηθψλ Τγξψλ ζε AC Γηάζπαζε Κεθάιαην ΙV πκπεξηθνξά Μνλσηηθψλ Διαίσλ Κεθάιαην V- Δξεπλεηηθή Γηαδηθαζία Κεθάιαην VΙ Πεηξακαηηθά Απνηειέζκαηα Κεθάιαην VIΙ πκπεξάζκαηα Βηβιηνγξαθία Παξάξηεκα ειίδα 2 απφ 89

4 Περύληψη Σα κνλσηηθά πιηθά απνηεινχλ ζπλήζε πξαθηηθή ζην ζρεδηαζκφ κνλσηηθψλ δηαηάμεσλ γηα εμνπιηζκφ Τςειήο Σάζεο. Υαξαθηεξηζηηθή πεξίπησζε απνηειεί ε κφλσζε ησλ ηπιηγκάησλ Μεηαζρεκαηηζηψλ Τςειήο Σάζεο, φπνπ γίλεηαη ζπλδπαζηηθή ρξήζε ελφο θχξηνπ κνλσηηθνχ κέζνπ (πγξήο θχζεο κνλσηηθφ έιαην) θαη δεπηεξεπφλησλ (ζπλζεηηθά ιεπηά θχιια ζηεξεήο θχζεσο πνπ θαιχπηνπλ ηα ηπιίγκαηα). ε ηέηνηνπ ηχπνπ πεξηπηψζεηο, φπνπ ην έλα κνλσηηθφ κέζν θπξηαξρεί, νη δηεπηθάλεηεο παίδνπλ θαζνξηζηηθφ ξφιν, θαζψο ιφγσ ηεο εθεί ζπζζψξεπζεο θνξέσλ θνξηίνπ θαη άιισλ αλνκνηνγελεηψλ αιιάδεη ηε δηειεθηξηθή ζπκπεξηθνξά ηεο ζπλδπαζηηθή κφλσζεο, κε ηξφπν φρη σο ζήκεξα εμαθξηβσκέλν. ηφρνο ηεο παξνχζαο δηπισκαηηθήο είλαη ε δηεξεχλεζε ησλ επηδξάζεσλ ηεο εηζαγσγήο ζπλζεηηθνχ κνλσηηθνχ δηαθξάγκαηνο εληφο δηαθέλνπ πνπ κνλψλεηαη απφ εηδηθφ ιάδη θαη θαηαπνλείηαη ππφ γξακκηθά απμαλφκελε AC ηάζε. Γηα ηνλ ιφγν απηφ ρξεζηκνπνηήζεθε ε ζπζθεπή BAUR Oil Tester DTA , θνκκάηη ηνπ ειεθηξνκεραλνινγηθνχ εμνπιηζκνχ ηνπ εξγαζηεξίνπ Τςειψλ Σάζεσλ. Δπίζεο ε παξαγσγή γξακκηθά απμαλφκελεο (κε ζηαζεξφ ξπζκφ 2 kvrms/s) AC ηάζεο, θαζψο θαη ε κέηξεζε ηεο ηάζεο δηάζπαζεο έγηλαλ απφ ηε ζπζθεπή απηή. Η ίδηα πεηξακαηηθή δηαδηθαζία αθνινπζήζεθε γηα ζπλδπαζκνχο ελφο ιαδηνχ αλνηρηνχ ρξψκαηνο κε 2 δηαθξάγκαηα ηδίνπ ηχπνπ απφ 3 δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο (θαηά δνκή ή θαηά πάρνο ή θαη ηα δχν) δηαθξαγκάησλ ήηνη ζπλζεηηθφ ραξηί NOMEX 0.15mm & 0.25mm, θαη HYPERTHERM 0.37mm ελψ ΝΟΜΔΥ 0.15 mm δνθηκάζηεθε ζε ζπλδπαζκφ κε έλα δεχηεξν ιάδη ζθνχξνπ ρξψκαηνο. Γηα ιφγνπο δπλαηφηεηαο ζχγθξηζεο δνθηκάζηεθε ην ιάδη ζθνχξνπ ρξψκαηνο κφλν ηνπ (ρσξίο δηαθξάγκαηα) θαη κε έλα δηάθξαγκα. ειίδα 3 απφ 89

5 Σα απνηειέζκαηα θαη ε δηαγξακκαηηθή ηνπο απεηθφληζε κε ηηο απαξαίηεηεο παξαηεξήζεηο, δίλνληαη ζηελ παξνχζα εξγαζία θαη βαζηδφκελνη ζε απηά δψζακε θαη αλάινγα ζπκπεξάζκαηα. Έηζη πξνέθπςε πσο ε ζπλδπαζηηθή ρξήζε κνλσηηθνχ ειαίνπ θαη ζπλζεηηθψλ δηαθξαγκάησλ κπνξεί λα επεξεάζεη πεξηζζφηεξσλ ηνπ ελφο δηειεθηξηθψλ κεγεζψλ. Η δηειεθηξηθή αληνρή, πξνζδηνξηδφκελε απφ ηε κέζε ηηκή ηεο ηάζεο δηάζπαζεο ησλ δνθηκίσλ, παξνπζηάδεη ζεκαληηθέο κεηαβνιέο. Σα δηαθξάγκαηα απφ ραξηί NOMEΥ παξνπζηάδνπλ κηα ζρεηηθά ζηαζεξή ζπκπεξηθνξά ελψ ην HYPERTHERM επηδεηθλχεη πησηηθή ηάζε ηεο δηειεθηξηθήο ηνπ αληνρήο. Σν ζθέην ιάδη εκθαλίδεη κέζε ηηκή δηειεθηξηθήο αληνρήο ρακειφηεξε θαη πην ζηαζεξή. Ληγφηεξν αλακελφκελε, ήηαλ ε πξνθχπηνπζα κείσζε ηνπ ζρεηηθνχ ζθάικαηνο ηεο ζπλδπαζηηθήο κνλσηηθήο δηάηαμεο, κέγεζνο πνπ ραξαθηεξίδεη ην ζηνραζηηθφ ραξαθηήξα ηνπ ζπζηήκαηνο. Καιχηεξα ζπλεξγαδφκελα κε ην κνλσηηθφ ιάδη απεδείρζεζαλ ηα δηαθξάγκαηα ραξηηνχ NOMEX ειίδα 4 απφ 89

6 Abstract Insulating materials are common in the design provisions for insulating high-voltage equipment. An example is the insulation of windings Transformer High Voltage, which is combined using a principal material of isolation (insulating oil liquid nature) and secondary (synthetic foil solid nature covering the windings). In this case where a material of isolation dominates, the surfaces has a special role, there due to accumulation of electrical load and other entities heterogeneity changes the dielectric behavior of the combination of insulation, so far as not verified. The objective of this diplomatic mission is to investigate the effects of the introduction of synthetic aperture in the insulating gap of special insulated from oilstressed and under linearly increasing AC voltage. For this reason, we used the device BAUR Oil Tester DTA , part of the electromechanical equipment of the High Voltage Laboratory. Also, the production increased linearly (with constant rate of 2 kvrms / s) AC voltage and measuring the voltage division performed by the device. The same experimental procedure was followed for a combination of oil (type light color) with 2 paper with same type of 3 different types (in structure or thickness or both) bulkhead i.e. synthetic paper NOMEX 0.15mm & 0.20mm, and HYPERTHERM 0.37mm -. The same bellows tested in combination with half oil dark color. For reasons of comparability tested oil dark color only (without paper) and with only one paper. The results and their diagrammatic representation with the necessary comments are given in this work and based on them and we have similar conclusion. ειίδα 5 απφ 89

7 This showed that the combined use of insulating oil and synthetic aperture can affect more than one dielectric sizes. The dielectric strength, determined by the mean breakdown voltage of essays, introduced important changes..νομδυ shows less stability than HYPERTHERM and give more stable and lower dielectric strength. Less expected, but perhaps more important, was the resulting reduction of the error of combined insulating device, size characterizing the stochastic nature of the system. Better partner with the insulating oil proved the paper thick NOMEX ειίδα 6 απφ 89

8 Ειςαγωγό H ζπλδπαζηηθή ρξήζε δηειεθηξηθψλ πιηθψλ, ηεο ηδίαο ή δηαθνξεηηθήο θπζηθήο θαηάζηαζεο έρεη σο ζπλέπεηα ηε δεκηνπξγία δηεπηθαλεηψλ κφλσζεο. Η δηεπηθάλεηεο κφλσζεο είλαη πεξηνρέο πνπ ηα δηαθνξεηηθά κνλσηηθά πιηθά εθάπηνληαη ή βξίζθνληαη ζε άκεζε επαθή κεηαμχ ηνπο. Σν θάζε κνλσηηθφ νκνγελέο πιηθφ δηαηεξεί ηηο δηειεθηξηθέο ηνπ ηδηφηεηεο θαη θαηά ζπλέπεηα απηφ πνπ θαζνξίδεη ην πψο δηαθνξνπνηείηαη ε ζπλδπαζηηθή κνλσηηθή δηάηαμε ζε ζρέζε κε ηα ζπζηαηηθά ηεο, είλαη νη δηεπηθάλεηεο κφλσζεο θαη ηα θπζηθά θαηλφκελα πνπ ιακβάλνπλ ρψξα ζε απηέο ηηο πεξηνρέο. Πνιπάξηζκεο έξεπλεο δηεμάγνληαη δηεζλψο,θαη εηδηθέο επηηξνπέο φπσο ε Γηεζλήο Δπηηξνπή Μεγάισλ Ηιεθηξηθψλ Γηθηχσλ Τ. Σ. (CIGRE) θαηαβάιιεη έληνλεο πξνζπάζεηεο ζηελ θαηεχζπλζε απηή, ψζηε λα δηεξεπλεζνχλ επηκέξνπο παξάγνληεο θαη ν ξφινο ηνπο ζηελ επίδξαζε ησλ δηειεθηξηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ δηαθφξσλ ηχπσλ ζχλζεησλ κνλψζεσλ. Η παξνχζα δηπισκαηηθή εξγαζία έρεη σο ζηφρν λα δψζεη έκθαζε ζε κία ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε ζπλδπαζηηθήο ρξήζεο δηειεθηξηθψλ πιηθψλ. πγθεθξηκέλα ζηελ πεξίπησζε ηνπ ξεπζηνχ κνλσηηθνχ ιαδηνχ θαη ζηεξεψλ ζπλζεηηθψλ ιεπηψλ κνλσηηθψλ θχιισλ, ζε δηάθελν θαηαπνλνχκελν ππφ γξακκηθά απμαλφκελε AC ηάζε. Η ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε είλαη ζεκαληηθή ιφγσ ηεο επξείαο ρξήζεο ζηε κεηαθνξά θαη δηαλνκή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαζψο νη κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ ζπλήζσο ρξεζηκνπνηνχλ φρη κφλν ην δηειεθηξηθφ ιάδη σο κνλσηηθφ αιιά θαη ζηξψζεηο δηειεθηξηθνχ ραξηηνχ αλάκεζα ζηα ηπιίγκαηά ηνπο. Γηα ηελ παξαγσγή ηεο γξακκηθά απμαλφκελνπ εχξνπο AC ηάζεο 60Hz (ramp AC voltage ) ρξεζηκνπνηήζεθε ην κεράλεκα BAUR Oil Tester DTA ειίδα 7 απφ 89

9 Η παξνπζίαζε ηεο πεηξακαηηθήο δηαδηθαζίαο ησλ πεηξακαηηθψλ απνηειεζκάησλ θαζψο θαη ε επεμεξγαζία ηνπο, παξνπζηάδνληαη ζηελ παξνχζα δηπισκαηηθή πγθεθξηκέλα, ην θεθάιαην Ι αλαιχεηαη ε ζεσξεηηθή πιεπξά ησλ Τπεξηάζεσλ Μφλσζεο. ηα θεθάιαηα ΙΙ θαη ΙII γίλεηαη κηα ζεσξεηηθή αλαζθφπεζε ησλ Γηειεθηξηθψλ Τιηθψλ θαη ηεο ζπκπεξηθνξάο ησλ Γηειεθηξηθψλ Τγξψλ ζε AC Γηάζπαζε. ην θεθάιαην ΙV γίλεηαη ζεσξεηηθή αλαζθφπεζε ηεο ζπκπεξηθνξάο ησλ Μνλσηηθψλ Διαίσλ ηα θεθάιαηα V θαη VI αλαιχεηαη ε πεηξακαηηθή δηαδηθαζία θαζψο θαη ηα απνηειέζκαηα απηήο θαη ζην θεθάιαην VII δίλνληαη ηα ζπκπεξάζκαηα απφ ηηο κεηξήζεηο καο. ην ηέινο παξαηίζεηαη ε ζρεηηθή βηβιηνγξαθία θαζψο θαη έλα παξάξηεκα πνπ δίλεη ηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηεο ζπζθεπήο καο. ειίδα 8 απφ 89

10 Κεφϊλαιο Ι Υπερτϊςεισ Μονώςεισ Σν ζχλνιν ησλ ζπζθεπψλ θαη εγθαηαζηάζεσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ παξαγσγή, ηελ κεηαθνξά θαη ηελ ρξεζηκνπνίεζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απνηεινχλ έλα ειεθηξηθφ ζχζηεκα. Οη απαηηνχκελεο γεσκεηξηθέο θαη ειεθηξηθέο δηαζηάζεηο θάζε ζηνηρείνπ ελφο ειεθηξηθνχ ζπζηήκαηνο εμαξηψληαη θπξίσο απφ δχν παξακέηξνπο: ηελ έληαζε ηνπ ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο πνπ πξφθεηηαη λα δηαξξεχζεη ην ππ φςε ζηνηρείν θαη ηελ ειεθηξηθή ηάζε πνπ ζα παξνπζηάζεη ην ζηνηρείν απηφ ζρεηηθά πξνο άιια ζηνηρεία ηνπ ζπζηήκαηνο ή πξνο ηε γε. Γηα λα εθπιεξψζεη ηνλ πξννξηζκφ ηνπ ην ζηνηρείν απηφ, πξέπεη λα δηαξξέεηαη απφ ην ξεχκα ιεηηνπξγίαο ρσξίο ε ζεξκνθξαζία ηνπ λα μεπεξλάεη νξηζκέλν επηηξεπηφ φξην θαη λα πθίζηαηαη ηελ ηάζε πνπ ηνπ επηβάιιεηαη ρσξίο λα ζπκβαίλεη ειεθηξηθή δηάζπαζε κεηαμχ ηνπ ζηνηρείνπ απηνχ θαη άιισλ γεηηνληθψλ ή πξνο ηε γε. Σα κέηξα πνπ ιακβάλνληαη γηα λα εμαζθαιηζηεί ε πξφιεςε ειεθηξηθήο δηαζπάζεσο απνηεινχλ ηε κφλσζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Οη ειεθηξηθέο ηάζεηο πνπ εκθαλίδνληαη ζηηο δηάθνξεο ζέζεηο ελφο ειεθηξηθνχ ζπζηήκαηνο κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε δχν θαηεγνξίεο: εθείλεο πνπ εκθαλίδνληαη ππφ νκαιέο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο θαη εθείλεο πνπ εκθαλίδνληαη ζε εμαηξεηηθέο πεξηπηψζεηο κφλν. πλήζσο νη ηάζεηο πνπ εκθαλίδνληαη ζε εμαηξεηηθέο πεξηπηψζεηο είλαη πςειφηεξεο απφ απηέο πνπ επηθξαηνχλ ππφ νκαιέο ζπλζήθεο θαη γη απηφ νλνκάδνληαη ππεξηάζεηο. Καηά θαλφλα, νη ππεξηάζεηο, παξ φιν πνπ ζπλήζσο δηαξθνχλ πνιχ ιίγν, αζθνχλ ζηηο κνλψζεηο πην ζνβαξέο θαηαπνλήζεηο απφ ηηο ηάζεηο νκαιήο ιεηηνπξγίαο. Τπάξρνπλ φκσο πεξηπηψζεηο, πνπ ε ηάζε νκαιήο ιεηηνπξγίαο εμ αηηίαο ηεο ζπλερνχο εθαξκνγήο ηεο, απνηειεί πην ζνβαξή θαηαπφλεζε απφ κηα παξνδηθή ππέξηαζε. Η ζρεδίαζε ηεο κνλψζεσο πνπ πξέπεη λα θαηέρεη θάζε ζηνηρείν ειίδα 9 απφ 89

11 ηνπ ζπζηήκαηνο γίλεηαη θαηά ηέηνηνλ ηξφπν ψζηε απηή λα αληέρεη ζηελ πην θξίζηκε θαηαπφλεζε. Η νξζή ζρεδίαζε ηεο κνλψζεσο ελφο ζπζηήκαηνο πξέπεη, ινηπφλ, λα αξρίδεη κε ηνλ θαζνξηζκφ ησλ ειεθηξηθψλ θαηαπνλήζεσλ, γη απηφ είλαη αλαγθαία ε γλψζε ησλ ππεξηάζεσλ πνπ αλακέλεηαη λα αλαπηπρζνχλ ζ απηφ. Οη ππεξηάζεηο, αλάινγα κε ηηο αηηίεο πνπ ηηο πξνθαινχλ, δηαθξίλνληαη ζε «αηκνζθαηξηθέο ππεξηάζεηο», πνπ έρνπλ ζαλ πεγή ηηο αηκνζθαηξηθέο εθθελψζεηο θαη πην ζπγθεθξηκέλα ηηο εθθελψζεηο λέθνπο-γεο πνπ θαινχληαη θεξαπλνί, θαη ηηο «εζσηεξηθέο ππεξηάζεηο» πνπ δεκηνπξγνχληαη απφ εζσηεξηθέο δηαηαξαρέο ηεο νκαιήο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο. Οη εζσηεξηθέο ππεξηάζεηο ππνδηαηξνχληαη ζε «δπλακηθέο» θαη «κεηαβαηηθέο», αλάινγα κε ηνλ κεραληζκφ γελέζεσο ηνπο, ηελ δηάξθεηα θαη ην κέγεζνο ηνπο. Οη κεηαβαηηθέο ππεξηάζεηο ρεηξηζκψλ απνηεινχλ κηα θαηεγνξία θαηαπνλήζεσλ πνπ απέθηεζε ζεκαζία κφλν κεηά ηελ εηζαγσγή ησλ δηθηχσλ ππεξπςειήο ηάζεσο (πάλσ απφ 300 kv). Οη ππεξηάζεηο ρεηξηζκψλ, φπσο θαη νη δπλακηθέο, είλαη αλάινγεο πξνο ηελ ηάζε θαλνληθήο ιεηηνπξγίαο θαη θαηά ζπλέπεηα ην εχξνο ηνπο απμάλεη κε ηελ αχμεζε ηεο ηάζεσο θαλνληθήο ιεηηνπξγίαο. Αληίζεηα, νη ππεξηάζεηο πνπ κπνξνχλ λα αλαπηπρζνχλ απφ αηκνζθαηξηθά αίηηα είλαη ζρεδφλ αλεμάξηεηεο απφ ηα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ειεθηξηθνχ ζπζηήκαηνο. Γηα ην ιφγν απηφ, ζηα ζπζηήκαηα ρακειφηεξεο ηάζεσο (κέρξη 300 kv), νη αηκνζθαηξηθέο ππεξηάζεηο είλαη πην θξίζηκεο απφ ηηο κεηαβαηηθέο ππεξηάζεηο ρεηξηζκψλ θαη έηζη ε ζρεδίαζε ηεο κνλψζεψο ηνπο γίλεηαη βάζεη ησλ αηκνζθαηξηθψλ ππεξηάζεσλ. Καζψο φκσο ε ηάζε ηνπ δηθηχνπ απμάλεη, ππάξρεη έλα φξην πνπ νη ππεξηάζεηο ρεηξηζκψλ θαζίζηαληαη πην θξίζηκεο απφ ηηο αηκνζθαηξηθέο θαη έηζη ε ζρεδίαζε ηεο κνλψζεσο γίλεηαη βάζεη ησλ ππεξηάζεσλ ρεηξηζκψλ. ειίδα 10 απφ 89

12 Δπίζεο νη ππεξηάζεηο κπνξνχλ λα δηαθξηζνχλ αθφκα αλάινγα κε ηε δηάξθεηα θαη ην ζρήκα ηεο θπκαηνκνξθή ηνπο ζε ηέζζεξηο θαηεγφξηεο: I. Γηαξθείο Τπεξηάζεηο II. Παξνδηθέο Τπεξηάζεηο III. Μεηαβαηηθέο Τπεξηάζεηο IV. χλζεηεο Τπεξηάζεηο Γηαξθήο νλνκάδεηαη κία ππέξηαζε κε ρξφλν δηάξθεηαο κεγαιχηεξν απφ 3600 sec θαη ρακειή ζπρλφηεηα (50 ή 60 Hz). Παξνδηθή νλνκάδεηαη κία ππέξηαζε κε δηάξθεηα απφ 0,03 sec σο 3600 sec ζπρλφηεηα απφ 10 Hz έσο 500 Hz.Μεηαβαηηθή νλνκάδεηαη κηα κηθξήο δηάξθεηαο (κεξηθψλ ms ή θαη ιηγφηεξν) ππέξηαζε κε ηαιάλησζε ή φρη θαη ζπλήζσο κε ηζρπξή απφζβεζε. Οη κεηαβαηηθέο ππεξηάζεηο δηαθξίλνληαη ζε ηξεηο ηχπνπο: 1) Αξγνχ κεηψπνπ κε ρξφλν αλφδνπ κέρξη ηελ θνξπθή απφ 20 κs σο 5000 κs θαη δηάξθεηα εκίζεσο εχξνπο κηθξφηεξε ησλ 20 ms. 2) Σαρέσο κεηψπνπ κε ρξφλν αλφδνπ απφ 0.1 κs σο 20 κs θαη δηάξθεηα εκίζεσο εχξνπο κηθξφηεξε ησλ 300 κs. 3) Πνιχ ηαρέσο κεηψπνπ κε ρξφλν αλφδνπ κηθξφηεξν ησλ 0.1 κs, ζπλνιηθή δηάξθεηα κηθξφηεξε ησλ 3 ms θαη κε επάιιειεο ηαιαληψζεηο ζε ζπρλφηεηεο απφ 30 khz σο 100 MHz. Σέινο, κία ζχλζεηε ππέξηαζε απνηειείηαη απφ ηελ ζπλδπαζκέλε ηαπηφρξνλε εκθάληζε δχν ή πεξηζζνηέξσλ ζπληζησζψλ ππεξηάζεσλ. ειίδα 11 απφ 89

13 Κεφϊλαιο ΙΙ Διηλεκτρικϊ Υλικϊ Όηαλ έλα ειεθηξηθφ πεδίν (Η.Π.) κπνξεί λα δηαηεξεζεί κε κεδεληθέο ή ζρεδφλ κεδεληθέο απψιεηεο ηζρχνο κέζα ζε έλα πιηθφ, ηφηε απηφ ραξαθηεξίδεηαη σο δηειεθηξηθφ ή ειεθηξηθφο κνλσηήο. ηελ πξαγκαηηθφηεηα ην δηειεθηξηθφ δελ είλαη ηδαληθφο κνλσηήο, αθνχ θάπνηνο αξηζκφο ειεθηξνλίσλ ην δηαπεξλά. Δμαηηίαο ησλ δηαδηθαζηψλ αιιαγήο πνιηθφηεηαο ηνπ πιηθνχ, κέξνο ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ράλεηαη σο ζεξκφηεηα. Γηειεθηξηθφ πιηθφ είλαη επνκέλσο εθείλν πνπ έρεη ηελ ηθαλφηεηα λα απνζεθεχεη ελέξγεηα θαηά ηελ επηβνιή εμσηεξηθνχ Η.Π. Όηαλ εθαξκφδεηαη κηα ζηαζεξή ηάζε θαηά κήθνο ησλ παξαιιήισλ πιαθψλ-νπιηζκψλ ελφο ππθλσηή, κε δηειεθηξηθφ αλάκεζα ηνπο, ηφηε απνζεθεχεηαη πεξηζζφηεξε ελέξγεηα. Απηφ ζεκαίλεη φηη ην δηειεθηξηθφ απμάλεη ηελ ηθαλφηεηα απνζήθεπζεο ελέξγεηαο ζηνλ ππθλσηή, εμνπδεηεξψλνληαο θάπνηα απφ ηα θνξηία ησλ ειεθηξνδίσλ πνπ ζα ζπλέβαιιαλ ζηε δηακφξθσζε ηεο ζπλνιηθήο πεδηαθήο έληαζεο κεηαμχ ησλ νπιηζκψλ. Η κεηξνχκελε ρσξεηηθφηεηα θαηά ηελ παξνπζία δηειεθηξηθνχ εμαξηάηαη απφ ηα ειεθηξηθά θνξηία ηνπ πιηθνχ θαη ζρεηίδεηαη κε ηε δηειεθηξηθή ζηαζεξά. Ιζρχεη ν ηχπνο: φπνπ C, Co είλαη νη ρσξεηηθφηεηεο κε παξνπζία δηειεθηξηθνχ θαη ηνπ θελνχ αληίζηνηρα θαη εr είλαη ε ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά ηνπ πιηθνχ. Σα δηειεθηξηθά πιηθά ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε θαηαζθεπή ησλ ππθλσηψλ. Δίλαη ηα πιένλ θαηάιιεια γηα λα εκπνδίζνπλ ηε δεκηνπξγία ειεθηξηθψλ ξεπκάησλ δηακέζνπ ηεο κάδαο ηνπο, ελψ παξάιιεια δηαηεξνχλ ηηο δηαθνξέο δπλακηθνχ ζηα ηκήκαηα ησλ ειεθηξνηερληθψλ δηαηάμεσλ θαη εγθαηαζηάζεσλ. ειίδα 12 απφ 89

14 Παξαηήξεζε: Έλα δηειεθηξηθφ πιηθφ ιέγεηαη κνλσηηθφ φηαλ νη ηδηφηεηέο ηνπ είλαη ηέηνηεο πνπ λα κπνξεί λα ρξεζηκεχζεη γηα ηε κφλσζε ειεθηξηθψλ εγθαηαζηάζεσλ. πγθεθξηκέλα ε ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά ελφο κνλσηηθνχ πιηθνχ πξέπεη λα είλαη θνληά ζην 1, ελψ γηα έλα δηειεθηξηθφ γεληθά κπνξεί λα θηάζεη ή θαη λα μεπεξάζεη θαηά πνιχ ην 10. Οη ιέμεηο δηειεθηξηθφ θαη κνλσηηθφ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπρλά σο πεξίπνπ ζπλψλπκεο, φκσο κε ηελ πξψηε δίλνπκε έκθαζε ζηηο ηδηφηεηεο ηνπ πιηθνχ απφ θπζηθή άπνςε, ελψ κε ηε δεχηεξε ζηε ρξήζε ηνπ ζε πξαθηηθέο εθαξκνγέο. Γιηλεκηρικά μεγέθη Γχλακε κεηαμχ θνξηίσλ Η ειεθηξηθή δχλακε κεηαμχ ησλ θνξηίσλ ηνπ πιηθνχ δίλεηαη σο γλσζηφλ απφ ηνλ αθφινπζν ηχπν: φπνπ εν: δηειεθηξηθή ζηαζεξά ηνπ θελνχ θαη εν= Δ-12 F/m. Αλ παξεκβάιιεηαη πιηθφ κεηαμχ ησλ θνξηίσλ ε δχλακε κεηψλεηαη θαη ηφηε ηζρχεη ν ηχπνο: φπνπ ε: απφιπηε δηειεθηξηθή ζηαζεξά ή επηηξεπηφηεηα πνπ δίλεηαη απφ ηε ζρέζε:, φπνπ εorεεε =r : ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά ή ζρεηηθή επηηξεπηφηεηα ρεηηθή κηγαδηθή δηειεθηξηθή επηηξεπηφηεηα (εr) ειίδα 13 απφ 89

15 Σν κέγεζνο απηφ πεξηγξάθεη ηελ αιιειεπίδξαζε ησλ πιηθψλ κε ην Η.Π. Δίλαη ίζε κε ηε κηγαδηθή επηηξεπηφηεηα ηνπ πιηθνχ δηαηξεκέλε κε ηε κηγαδηθή επηηξεπηφηεηα ηνπ θελνχ, άξα ηζρχεη: Σν εr απνηειεί έλδεημε γηα ην πφζε ελέξγεηα κπνξεί λα απνζεθεπηεί ζην πιηθφ απφ ην επηβαιιφκελν Η.Π. θαη ιέγεηαη ζρεηηθή δηειεθηξηθή ζηαζεξά. Γηα ην θελφ είλαη εr =1, ελψ γηα ηα αέξηα κνλσηηθά πιηθά είλαη εr 1. Όκσο γηα ηα πεξηζζφηεξα πγξά θαη ζηεξεά κνλσηηθά είλαη: 1 εr 10. Γηα ηνπο εκηαγσγνχο έρνπκε: 10 εr 20, ελψ γηα ηα κέηαιια ην εr ηείλεη ζην άπεηξν. Σν εr εθθξάδεη ηηο απψιεηεο ηνπ πιηθνχ θαη απνηειεί έλδεημε γηα ην πφζν πνιηθά ραιαξφ αλακέλεηαη φηη ζα απνδεηρζεί ην πιηθφ σο πξνο ην εμσηεξηθά επηβαιιφκελν Η.Π. εκεηψλνπκε φηη ραιαξφ πιηθφ ζε κηα ζπρλφηεηα έρνπκε φηαλ ν θπξίαξρνο κεραληζκφο πφισζεο ηνπ πιηθνχ είλαη ηθαλφο λα αθνινπζεί ηηο κεηαβνιέο ηνπ εθαξκνδφκελνπ ζε απηφ πεδίνπ. Σν εr είλαη πνζφηεηα πάληα ζεηηθή θαη πξαθηηθά πνιχ κηθξφηεξε ηνπ εr. ε ηειηθή αλάιπζε, ην εr ιακβάλεη ππ φςηλ ηνπ ηνπο κεραληζκνχο ησλ δηειεθηξηθψλ απσιεηψλ θαη ηεο αγσγηκφηεηαο φγθνπ ησλ πιηθψλ. Ηιεθηξηθέο θαη δηειεθηξηθέο ηδηφηεηεο ειεθηξνκνλσηηθψλ πιηθψλ Οη θχξηεο δηειεθηξηθέο ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ είλαη νη παξαθάησ: 1. εηδηθή αληίζηαζε φγθνπ θαη επηθαλείαο 2. κηγαδηθή επηηξεπηφηεηα, πνπ πεξηιακβάλεη ηε δηειεθηξηθή ζηαζεξά θαη ηηο ειεθηξηθέο απψιεηεο ηνπ πιηθνχ νη νπνίεο εθθξάδνληαη κέζσ ηεο tanδ. Σα κεγέζε ειίδα 14 απφ 89

16 απηά κεηαβάιινληαη κε ηε ζπρλφηεηα νπφηε ε κειέηε ηνπο πξέπεη λα επηθεληξψλεηαη ζηελ πεξηνρή ζπρλνηήησλ πνπ ελδηαθέξνπλ αλάινγα κε ηελ εθαξκνγή. Οη ηδηφηεηεο δελ είλαη ζηαζεξέο γηα θάζε πιηθφ, αιιά κεηαβάιινληαη αλάινγα κε ηε ζπρλφηεηα, ηε ζεξκνθξαζία, ηελ θαηεχζπλζε ηνπ πιηθνχ, ην κίγκα, ηελ πίεζε ιεηηνπξγίαο θαη ηελ φιε δνκή ηνπ πιηθνχ. Γηα παξάδεηγκα ε δηειεθηξηθή ζηαζεξά ελφο κίγκαηνο εμαξηάηαη απφ ηελ αλαινγία ησλ ζπζηαηηθψλ ηνπ. Οξηζκέλα πιηθά δίλνπλ δηαθνξεηηθέο ηηκέο δηειεθηξηθψλ ηδηνηήησλ φηαλ κεηξψληαη ζε δηαθνξεηηθέο θαηεπζχλζεηο (αληζνηξνπηθά πιηθά). Διδική αγφγιμόηηηα όγκοσ (ζ) & ειδική επιθανειακή αγφγιμόηηηα (ζε) Σα δχν απηά είδε αγσγηκφηεηαο εκθαλίδνληαη ζηα ζηεξεά κνλσηηθά ζψκαηα θαη ηζρχεη φηη ζε. Η εηδηθή επηθαλεηαθή αγσγηκφηεηα (ζε) επεξεάδεηαη ζεκαληηθά απφ ηελ πγξαζία ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ηελ επηθαλεηαθή ξχπαλζε ηνπ ζψκαηνο. Δίλαη ππεχζπλε γηα ηε δεκηνπξγία ηνπ ξεχκαηνο εξππζκνχ, πνζφηεηαο ζρεηηθά αζηαζνχο. Η θαηαλνκή φκσο ηεο ππθλφηεηαο απηνχ ηνπ ξεχκαηνο δελ είλαη νκνηφκνξθε, δηφηη νη θνξείο ηνπ αθνινπζνχλ θαηά πξνηίκεζε νξηζκέλνπο αγψγηκνπο δξφκνπο δηαξξνήο ζηελ επηθάλεηα ή ξσγκέο ηνπ ζψκαηνο. Η εηδηθή αληίζηαζε φγθνπ είλαη κεγάιε γηα ηνπο κνλσηέο θαη κηθξή γηα ηα δηειεθηξηθά. Απορρόφηςη ενϋργειασ ςτα μονωτικϊ υλικϊ Όηαλ ηα κνλσηηθά πιηθά βξίζθνληαη ππφ ηελ επίδξαζε Η.Π. απνξξνθνχλ έζησ θαη ιίγε ελέξγεηα απφ ην πεδίν, άξα ππάξρεη κηα αλεπηζχκεηε απψιεηα ελέξγεηαο, ε νπνία κεηαηξέπεηαη θπξίσο ζε ζεξκφηεηα. ε πεξίπησζε πνπ δελ απνβάιιεηαη ε ζεξκφηεηα απηή απφ ην πιηθφ πξνο ην πεξηβάιινλ κε ηαρχ ξπζκφ, πξνθαιεί ηελ αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ησλ πιηθψλ κε απνηέιεζκα ηελ θαθή ιεηηνπξγία, ηελ εθδήισζε ειίδα 15 απφ 89

17 πηζαλψλ βιαβψλ ή θαη ηελ πξφσξε θαηαζηξνθή ησλ ειεθηξνηερληθψλ δηαηάμεσλ πνπ ηα εκπεξηέρνπλ. Πην ζπγθεθξηκέλα θάησ απφ ζπλερή ηάζε ε απνξξφθεζε ελέξγεηαο νθείιεηαη ζηε δεκηνπξγία ξεχκαηνο δηαξξνήο ζην κνλσηηθφ ζψκα, νπφηε ε ζέξκαλζε νθείιεηαη ζην θαηλφκελν Joule. ηα ελαιιαζζφκελα πεδία εκθαλίδεηαη κία επηπιένλ απνξξφθεζε ελέξγεηαο θαη ζέξκαλζε ηνπ ζψκαηνο πνπ πξνθαιείηαη απφ ηηο πεξηνδηθέο πνιψζεηο θαη απνπνιψζεηο ηνπ, ζχκθσλα κε ηνπο δηάθνξνπο κεραληζκνχο πφισζεο. Η απψιεηα ελέξγεηαο αλά πεξίνδν θαη αλά κνλάδα φγθνπ είλαη: φπνπ Δm : κέγηζηε ηηκή πεδηαθήο έληαζεο ηνπ Η.Π. tanδ : εθαπηνκέλε απσιεηψλ ή ζπληειεζηήο απνξξφθεζεο ή δηειεθηξηθέο απψιεηεο. Η εθαπηνκέλε απσιεηψλ εθθξάδεη ηε ζπκπεξηθνξά ηνπ πιηθνχ γηα δεδνκέλεο ζπλζήθεο ζπρλφηεηαο πεδίνπ, ζεξκνθξαζίαο θ.ι.π. Η γσλία δ δείρλεη ηε ρξνληθή πξνπνξεία κε ηελ νπνία ην δηειεθηξηθφ πιηθφ παξαθνινπζεί ηε κεηαβνιή ηνπ πεδίνπ ζε έλα ππθλσηή, ελ ζπγθξίζεη κε ηε ιεηηνπξγία ηνπ ππθλσηή εάλ είρε δηειεθηξηθφ ην θελφ. πγθεθξηκέλα ζε έλα ππθλσηή πνπ ην δηειεθηξηθφ κέζν είλαη έλα κνλσηηθφ πιηθφ, ε ηηκή ηεο εθαπηνκέλεο απσιεηψλ ηζνχηαη κε ην ιφγν ηεο ελέξγεηαο πνπ απνξξνθάηαη απφ ην πεδίν (θπξίσο κε ηε κνξθή ζεξκφηεηαο) πξνο ηελ ελέξγεηα πνπ απνζεθεχεηαη θαη αλαθηάηαη απφ ηνπο νπιηζκνχο ηνπ ππθλσηή ζε θάζε πεξίνδν. ειίδα 16 απφ 89

18 Δπιθσμηηές ιδιόηηηες μονφηικών σλικών ην ζπλερέο πεδίν έρεη ζεκαζία λα είλαη κηθξή ε ηηκή ησλ κεγεζψλ ζ θαη ζε, ελψ ζην ελαιιαζζφκελν πεδίν αλαδεηνχκε πιηθά κε κηθξφ εr θαη tanδ ζηηο ζπρλφηεηεο ιεηηνπξγίαο πνπ ελδηαθέξνπλ άκεζα. Η δηειεθηξηθή αληνρή ηζνχηαη κε ηε κέγηζηε πεδηαθή έληαζε (Δδ,max) ε νπνία κπνξεί λα εθαξκνζηεί ζην πιηθφ ρσξίο απηφ λα ράζεη ηηο κνλσηηθέο ηνπ ηδηφηεηεο. Σν κέγεζνο απηφ έρεη βαξχηεηα ζηελ επηινγή πιηθψλ γηα εθαξκνγέο ζε δηαηάμεηο πςειψλ ηάζεσλ. Δθηφο απφ ην θφζηνο θαη ηε ζεξκηθή αληνρή, θξηηήξηα απνθαζηζηηθήο ζεκαζίαο γηα ηελ αμηνιφγεζε ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ θαη ηελ επηινγή ηνπο ζηηο δηάθνξεο εθαξκνγέο είλαη νη ειεθηξηθέο ηνπο ηδηφηεηεο, δειαδή ηα κεγέζε: ζ, ζε, εr, tanδ θαη Δδ. Άιιεο ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ πνπ απνθηνχλ κεγάιε ζεκαζία ζε εηδηθφηεξεο εθαξκνγέο είλαη: ε ζεξκηθή αγσγηκφηεηα, ε κεραληθή αληνρή, ε ρεκηθή ζηαζεξφηεηα, ε πγξνζθνπηθφηεηα, ε αληνρή ζηηο αθηηλνβνιίεο, ε ππθλφηεηα, ην ημψδεο ζηα πγξά κνλσηηθά, ε αληνρή ζηε ζέξκαλζε, ε αληνρή ζε βηνινγηθέο επηδξάζεηο απφ έληνκα θαη κηθξννξγαληζκνχο. Πνιιέο απφ ηηο αλσηέξσ ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ δελ έρνπλ ζηαζεξέο ηηκέο, αιιά είλαη ζπλάξηεζε θαη άιισλ παξαγφλησλ, φπσο ε ζπρλφηεηα ηνπ πεδίνπ, ε ζεξκνθξαζία, ν ρξφλνο θαη ε πγξαζία ηνπ ζψκαηνο. Σα κεγέζε εr θαη tanδ κεηαβάιινληαη ζεκαληηθά κε ηε ζπρλφηεηα. Η πγξαζία επεξεάδεη πξνο ην ρεηξφηεξν ηηο ηδηφηεηεο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ, πξάγκα πνπ θαίλεηαη κέζα απφ ηελ πγξνζθνπηθφηεηα πνπ είλαη ε ηάζε ησλ πιηθψλ λα απνξξνθνχλ πγξαζία απφ ην πεξηβάιινλ. Η ζεξκηθή αγσγηκφηεηα νξίδεηαη σο ε δπλαηφηεηα απαγσγήο ηεο ζεξκφηεηαο πνπ παξάγεηαη ζην πιηθφ ιφγσ ησλ ειεθηξηθψλ απσιεηψλ. Γηα ηα πεξηζζφηεξα κνλσηηθά πιηθά ε εηδηθή ζεξκηθή ειίδα 17 απφ 89

19 αγσγηκφηεηα είλαη ζρεδφλ ζηαζεξή γηα ζεξκνθξαζίεο απφ ν C. Αλάινγα κε ηε ρξήζε ηνπ κνλσηηθνχ πιηθνχ δίλνπκε κεγαιχηεξε ζεκαζία ζηε κία ή ζηελ άιιε ηδηφηεηά ηνπ. ηηο ειεθηξηθέο κνλψζεηο πςειψλ ηάζεσλ ζεκαληηθφηεξε είλαη ε κεγάιε δηειεθηξηθή αληνρή γηα ηελ απνθπγή ηεο ειεθηξηθήο δηάζπαζεο. ηνπο ππθλσηέο επηδηψθεηαη ε ρξεζηκνπνίεζε δηειεθηξηθνχ απφ θαηάιιειν κνλσηηθφ πιηθφ, ψζηε λα απνθηνχλ κεγάιε ρσξεηηθφηεηα θαη λα εμαζθαιίδεηαη ε απνζήθεπζε κεγάινπ θνξηίνπ ζηνπο νπιηζκνχο ηνπο. Έηζη, εθηφο απφ κεγάιε δηειεθηξηθή αληνρή, ην δηειεθηξηθφ πιηθφ πξέπεη λα έρεη θαη κεγάιε εr, θαζψο θαη ηε δπλαηφηεηα κνξθνπνίεζεο ζε ιεπηά πάρε. Δπίζεο γηα ηελ απνθπγή κεγάισλ απσιεηψλ ζηα ζπλερή ξεχκαηα ή ζηηο ρακειέο ζπρλφηεηεο είλαη αλάγθε ην δηειεθηξηθφ πιηθφ λα έρεη κεγάιε εηδηθή αληίζηαζε. Γηα ηνλ ίδην ιφγν, ζηηο πςίζπρλεο εθαξκνγέο ην πιηθφ πξέπεη λα έρεη κηθξή δηειεθηξηθή ζηαζεξά (εr). Οι διηλεκηρικοί μητανιζμοί μητανιζμοί πόλφζης ε ρξνληθά κεηαβαιιφκελα ζπζηήκαηα έρνπκε ηαπηφρξνλε εκθάληζε ειεθηξηθνχ θαη καγλεηηθνχ πεδίνπ. Σν ειεθηξνκαγλεηηθφ θχκα δηαδίδεηαη ζηνλ ειεχζεξν ρψξν κε ηαρχηεηα: c =3 * 10^8 m/sec, δηαζέηεη ελεξγεηαθφ πεξηερφκελν ζε επξχ θάζκα κεθψλ θχκαηνο (ι=c/f) θαη θπζηθά φζν απμάλεηαη ε ζπρλφηεηα ηφζν κεηψλεηαη ην κήθνο θχκαηνο. Πνιιά απφ ηα ζέκαηα πνπ αλαθέξνληαη ζηε δηάδνζε θχκαηνο, ζπλδένληαη κε ηε δηειεθηξηθή ζηαζεξά ησλ πιηθψλ. Γηα παξάδεηγκα θαηά ηελ κεηάβαζε ελφο θχκαηνο απφ ηνλ ειεχζεξν ρψξν ζην εζσηεξηθφ ελφο πιηθνχ, παξνπζηάδεηαη κηα κεηαβνιή ηεο ειίδα 18 απφ 89

20 κηγαδηθήο αληίζηαζεο ζηελ επηθάλεηα, νπφηε κέξνο ηεο πξνζπίπηνπζαο ελέξγεηαο αλαθιάηαη, ελψ ην ππφινηπν δηαζιάηαη θαη κεηαδίδεηαη κέζα ζην πιηθφ. ην εζσηεξηθφ ηνπ πιηθνχ ε ηαρχηεηα θαη ην κήθνο θχκαηνο κεηψλνληαη θαη ηζρχεη γηα ηνλ δείθηε δηάζιαζεο: ε έλα ραιαξφ πιηθφ αλακέλεηαη θαηά ηελ εηζαγσγή ηνπ λα ππάξρεη απψιεηα ελέξγεηαο, ελψ θαηά ηε κεηαθνξά ηνπ θχκαηνο ζην εζσηεξηθφ ππάξρεη απφζβεζε ηεο έληαζεο ηνπ θχκαηνο. Έλα πιηθφ κπνξεί λα αλαπηχμεη αξθεηνχο δηειεθηξηθνχο κεραληζκνχο πνπ αλακέλεηαη λα ζπκβάιινπλ ζηε δηακφξθσζε ηεο δηειεθηξηθήο ηνπ ζηαζεξάο. Σα δηειεθηξηθά πιηθά εκθαλίδνπλ κηα ρσξηθή θαηαλνκή ειεθηξηθψλ θνξηίσλ, πνπ κπνξεί λα κεηαβιεζεί θαηά ηελ επηβνιή εμσηεξηθνχ Η.Π. Σα θνξηία απηά πνιψλνληαη γηα λα αληηζηαζκίζνπλ ην Η.Π., δειαδή ηα ζεηηθά θαη αξλεηηθά θνξηία πξνζαλαηνιίδνληαη ζε αληίζεηεο θαηεπζχλζεηο. Σν ζπλνιηθφ θνξηίν παξακέλεη ζηαζεξφ ειίδα 19 απφ 89

21 Τπάξρνπλ δηάθνξνη κεραληζκνί πφισζεο, νη θπξηφηεξνη απφ ηνπο νπνίνπο είλαη: Η ειεθηξνληθή (αηνκηθή) πφισζε επηδξά ζε θάζε άηνκν ή κφξην δεδνκέλνπ φηη ηα θέληξα κάδαο ηνπ λέθνπο ειεθηξνλίσλ πνπ πεξηβάιιεη ηα άηνκα ζα κεηαηνπηζηνχλ απφ ην Η.Π. ζρεκαηίδνληαο δίπνια (ζρήκα 1.5α). Απηή ε επίδξαζε είλαη εμαηξεηηθά γξήγνξε, κπνξεί λα παξαηεξεζεί κέρξη ηηο νπηηθέο ζπρλφηεηεο ( Hz) θαη είλαη αλεμάξηεηε ηεο ζεξκνθξαζίαο Η ηνληηθή πφισζε αλαθέξεηαη ζε πιηθά ηα κφξηα ησλ νπνίσλ δηακνξθψλνπλ ηφληα πνπ δε δηαρσξίδνληαη απφ αζζελή Η.Π. ή ρακειέο ζεξκνθξαζίεο (ηνληηθέο ελψζεηο). Δθηφο απφ ηελ ειεθηξνληθή πφισζε πνπ πξνθαιείηαη ζε ηέηνηα κφξηα απφ έλα Η.Π., εκθαλίδνληαη επίζεο θαη ειαζηηθέο κεηαηνπίζεηο ησλ ηφλησλ δεκηνπξγψληαο επηπιένλ δίπνια (ζρήκα 1.5β). Ο κεραληζκφο απηφο ιεηηνπξγεί κέρξη ηηο ππέξπζξεο ζπρλφηεηεο ( Hz) θαη είλαη αλεμάξηεηνο ηεο ζεξκνθξαζίαο. Η δηπνιηθή πφισζε (πφισζε πξνζαλαηνιηζκνχ) αλαθέξεηαη ζε πιηθά πνπ πεξηέρνπλ κφξηα κε κφληκεο δηπνιηθέο ξνπέο, κε ηνπο πξνζαλαηνιηζκνχο ζηαηηζηηθά νκνηφκνξθα θαηαλεκεκέλνπο, ιφγσ ηεο δξάζεο ηεο ζεξκηθήο ελέξγεηαο. Έηζη ρσξίο ηελ εθαξκνγή εμσηεξηθνχ πεδίνπ ε ζπλνιηθή πφισζε είλαη κεδέλ. Όκσο θάησ απφ ηελ επηξξνή ηνπ Η.Π., ηα δίπνια πξνζαλαηνιίδνληαη κεξηθψο, νπφηε ππάξρεη γξακκηθή εμάξηεζε ηνπ P κε ην E ηνπ Η.Π (ζρήκα 1.5γ). Δίλαη αξθεηά γξήγνξνο κεραληζκφο θαη κπνξεί λα αθνινπζήζεη ζε ζπρλφηεηεο ηεο ηάμεο ησλ Hz. Δπεξεάδεηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία. Όζν απμάλεηαη ε ζεξκνθξαζία εμαζζελεί. Η δηεπηθαλεηαθή πφισζε παξαηεξείηαη θπξίσο ζε κνλσηηθά πιηθά πνπ απνηεινχληαη απφ δηαθνξεηηθά δηειεθηξηθά πιηθά φπσο ην ραξηί (θπηηαξίλε) εκβαπηηζκέλν ζε έιαην. Ο θαθφο ζπλδπαζκφο δηαθνξεηηθψλ δηειεθηξηθψλ πιηθψλ πξνθαιεί, ππφ ηελ επίδξαζε ελφο Η.Π., απφζεζε θηλνχκελσλ ζεηηθψλ θαη αξλεηηθψλ ειίδα 20 απφ 89

22 θνξηίσλ ζηηο δηεπηθάλεηεο ησλ πιηθψλ, δηακνξθψλνληαο έηζη θάπνηα είδε δίπνισλ (ζρεήκα 1.5δ). Σν θαηλφκελν απηφ είλαη αξγφ θαη γίλεηαη αληηιεπηφ ζην θάζκα ησλ ζπρλνηήησλ ηζρχνο (κέρξη 1kHz). Η κεηαθνξά θνξηίσλ απφ ζηάζκε ζε ζηάζκε κπνξεί επίζεο λα βνεζήζεη ζηε δεκηνπξγία πφισζεο. Δίλαη κηα δηαδηθαζία αξγή, έληνλα εμαξηψκελε απφ ηε ζεξκνθξαζία θαη ζπλαληάηαη ζπλήζσο ζηηο εθαξκνγέο ηζρχνο ησλ κνλσηηθψλ πιηθψλ. πκπεξαζκαηηθά, ε δηειεθηξηθή πφισζε είλαη απνηέιεζκα ηεο ζρεηηθήο κεηαηφπηζεο ζεηηθψλ θαη αξλεηηθψλ θνξηίσλ ζε έλα πιηθφ. Καηά ηε δηάξθεηα απηήο ηεο δηαδηθαζίαο, ην Η.Π. δελ είλαη ηθαλφ λα αλαγθάζεη ηα θνξηία λα μεθχγνπλ απφ ηα αξρηθά άηνκα ή θαη απφ ην πιηθφ, θάηη πνπ ζα πξνθαινχζε ειεθηξηθή αγσγηκφηεηα. ειίδα 21 απφ 89

23 Κάζε έλαο απφ ηνπο δηειεθηξηθνχο κεραληζκνχο πφισζεο ζπλδέεηαη κε κηα ραξαθηεξηζηηθή ζπρλφηεηα ζπληνληζκνχ (απφηνκε αχμεζε ηεο δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο ζε δεδνκέλε ζπρλφηεηα) ή ζπρλφηεηα ραιάξσζεο (ζηαδηαθή κείσζε ηεο δηειεθηξηθήο ζηαζεξάο κε ηελ αχμεζε ηεο ζπρλφηεηαο). Καζψο ε ζπρλφηεηα απμάλεηαη, νη αξγφηεξνη δηειεθηξηθνί κεραληζκνί πφισζεο εμαιείθνληαη, αθήλνληαο κφλν ηνπο ηαρχηεξνπο λα ζπκβάιινπλ ζηα θαηλφκελα απνζήθεπζεο ελέξγεηαο (εr ). Αληίζηνηρα, ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ (tanδ) επαπμάλεηαη ζε θάζε θξίζηκε ζπρλφηεηα. Σα θαηλφκελα ζπληνληζκνχ ζπλήζσο ζπλδένληαη κε ηελ ειεθηξνληθή ή αηνκηθή πφισζε. Σα θαηλφκελα ραιάξσζεο αλαπηχζζνληαη θαηά ηελ πφισζε πξνζαλαηνιηζκνχ θαη ηε δηεπηθαλεηαθή πφισζε θαη ζπλδένληαη κε ηε κεηαηφπηζε ηφλησλ, δίπνισλ ή θαη ρσξηθψλ θνξηίσλ ζηνλ φγθν ηνπ πιηθνχ. ειίδα 22 απφ 89

24 Κεφϊλαιο ΙΙΙ Συμπεριφορϊ Διηλεκτρικών Υγρών ςε AC Διϊςπαςη Παξά ην γεγνλφο φηη ηα δηειεθηξηθά πγξά θαηακεηξνχλ ήδε έλαλ αηψλα ρξήζεο σο κνλσηηθά κέζα ζηνλ εμνπιηζκφ Τςειήο Σάζεο,ε πξφνδνο πνπ έρεη γίλεη φζνλ αθνξά ζηε γλψζε καο πεξί ηνπ κεραληζκνχ αγσγηκφηεηάο ηνπο είλαη ζεκαληηθά κηθξφηεξε ζε ζρέζε κε ηηο αληίζηνηρεο εξεπλεηηθέο πξνζπάζεηεο ζηα ζηεξεά θαη ηα αέξηα. Σνχην νθείιεηαη θπξίσο ζην γεγνλφο φηη σο κνλσηηθά κέζα ζπλήζσο ρξεζηκνπνηνχληαη κίγκαηα ξεπζηψλ δηαθνξεηηθήο ρεκηθήο ζχζηαζεο (επί παξαδείγκαηη ηα κνλσηηθά ιάδηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ εκπεξηέρνπλ ζπλήζσο κέρξη θαη άλσ ησλ εθαηφ δηαθνξεηηθψλ ρεκηθψλ ζπζηαηηθψλ), αιιά θαη εμίζνπ ζεκαληηθά ζην γεγνλφο φηη θαηά ηε ρξήζε ηνπο έξρνληαη ζε επαθή κε άιια πιηθά,ηα νπνία είηε απφ θπζηνινγηθή δηάβξσζε είηε απφ θζνξά ιφγσ έληνλεο ρξήζεο ζπλήζσο αθήλνπλ θνκκάηηα ηνπο εληφο ηνπ ξεπζηνχ. Σα ίρλε απηά ησλ μέλσλ νπζηψλ, αλάινγα κε ηε ρεκηθή ηνπ ζχζηαζε θαη ηε ζπγθέληξσζή ηνπο θαζνξίδνπλ ελ πνιινίο ηε δηειεθηξηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ ξεπζηνχ. ε ηδηαίηεξα ζεκαληηθέο εθαξκνγέο δηειεθηξηθψλ ξεπζηψλ κάιηζηα,φπσο απηή ηνπ κνλσηηθνχ κέζνπ ζε κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ, ην ξεπζηφ πξέπεη λα βξίζθεηαη ζε ζπλερή θπθινθνξία εληφο ηεο ειεθηξηθήο ζπζθεπήο θαζψο επηηειεί θαη ην ζεκαληηθφ ξφιν ηεο ςχμεο. Απηφ ζεκαίλεη φκσο πσο ηα ίρλε ησλ μέλσλ νπζηψλ δελ θαηαθάζνληαη ψζηε λα κεηξηάδεηαη ε επίδξαζή ηνπο ζηε θπζηθνρεκηθή ζχζηαζε ηνπ δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ, αιιά θπθινθνξνχλ δηαξθψο εληφο ηνπ φγθνπ ηνπ ειαίνπ κνληκνπνηψληαο έηζη ηηο αξλεηηθέο ζπλέπεηεο ηεο παξνπζίαο ηνπο (αλνκνηνγέλεηεο ζην ειεθηξηθφ πεδίν πηψζε ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο). ειίδα 23 απφ 89

25 Πεξαηηέξσ δπζρεξήο γίλεηαη επίζεο ε εξεπλεηηθή πξνζπάζεηα ζηνλ ηνκέα ηνπ πξνζδηνξηζκνχ ησλ ειεθηξηθψλ ηδηνηήησλ ησλ ξεπζηψλ θαζψο φηαλ έλα δηειεθηξηθφ ξεπζηφ θαηαπνλείηαη απφ ηζρπξά ειεθηξηθά πεδία (ελαιιαζζφκελα ή ζπλερή) παξαηεξείηαη εληφο ηνπ φγθνπ ηνπ γέλεζε κηθξνθπζαιίδσλ νη νπνίεο επεξεάδνπλ έληνλα ην ειεθηξηθφ πεδίν θαη θαηά ζπλέπεηα ηελ ηηκή ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο. ειίδα 24 απφ 89

26 Δπηπξνζζέησο, ν ζπλδπαζκφο ησλ αλσηέξσ αλαθεξζέλησλ θαηλνκέλσλ ζεκαίλνπλ ηελ θπθινθνξία ησλ θπζαιίδσλ εληφο ηνπ φγθνπ ηνπ δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ κε ζπλέπεηα ηελ πεξαηηέξσ κείσζε ηεο δηειεθηξηθήο ηνπ αληνρήο. ειίδα 25 απφ 89

27 Όηαλ δχν ειεθηξφδηα βπζίδνληαη εληφο ελφο δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ ε πξνθχπηνπζα δηάηαμε αληηπξνζσπεχεηαη απφ κηα ρσξεηηθφηεηα C.πλεπψο φηαλ ζηα ειεθηξφδηα αζθείηαη κηα AC ηάζε V ην πξνθχπηνλ ξεχκα ζα είλαη: Απφ κνξηαθή άπνςε ε πγξή θάζε ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ απνπζία δπλάκεσλ καθξάο εκβέιεηαο θαη θπξίσο απφ ηελ παξνπζία δπλάκεσλ κηθξήο εκβέιεηαο : Έρνπκε ηηο εμήο ινηπφλ αιιειεπηδξάζεηο πνπ θαζνξίδνπλ ηελ ειεθηξηθή ζπκπεξηθνξά ηνπ ξεπζηνχ Αιιειεπίδξαζε δηπφινπ δηπφινπ κεηαμχ δχν πνιηθψλ κνξίσλ Αιιειεπίδξαζε Van der Waals κεηαμχ κε πνιηθψλ κνξίσλ ιφγσ ζχληνκεο παξνπζίαο δηπνιηθνχ ραξαθηήξα πνπ πξνθχπηεη απφ ηελ ηαρεία θίλεζε ησλ ειεθηξνλίσλ ησλ εζσηεξηθψλ ζηνηβάδσλ Λακβάλνληαο ππ φςηλ ηηο πξναλαθεξζείζεο αιιειεπηδξάζεηο κπνξνχκε λα θαηαιήμνπκε ζε έλα εχξνο δψλεο πνπ ζα πξνζδηνξίδεη ηελ ελέξγεηα ηνληζκνχ ηνπ ξεπζηνχ. Η βαζηθή ηδέα παξαγσγήο δεχγνπο ειεθηξνλίσλ νπψλ ζηνπο ελδνγελείο αγσγνχο κπνξεί λα καο δψζεη ηε δπλαηφηεηα λα πξαγκαηνπνηήζνπκε κηα πξψηε πξνζέγγηζε (ε νπνία πξνθχπηεη βάζεη εκπεηξηθψλ εξεπλεηηθψλ δεδνκέλσλ). Σα πγξά ειίδα 26 απφ 89

28 δελ έρνπλ ζαθή δηάηαμε ησλ κνξίσλ ηνπο φπσο νη ζηεξεήο κνξθήο εκηαγσγνί. Βάζεη ηεο παξαηήξεζεο φκσο ηεο ειεθηξηθήο ζπκπεξηθνξάο ησλ εκηαγσγψλ θνληά ζην ζεκείν ηήμεο ηνπο, φπνπ έρεη δηαπηζησζεί ππνδηπιαζηαζκφο ηεο αγσγηκφηεηάο ηνπο, θάλνπκε νξηζκέλεο πξνζεγγηζηηθέο παξαδνρέο. Η ελέξγεηα πνπ νθείιεηαη ζηελ πνιηθφηεηα ησλ κνξίσλ ηνπ δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ κπνξεί λα ππνινγηζηεί απφ ηνλ ηχπν ηνπ Born Αγφγιμόηηηα ζε σγρά Οη θνξείο θνξηίσλ ζηα δηειεθηξηθά πγξά κπνξνχλ λα πξνέξρνληαη απφ κηα πιεηάδα πεγψλ. Γηα ηελ εμέηαζε ησλ θπζηθνρεκηθψλ ηδηνηήησλ ηνπ ξεπζηνχ κπνξεί λα επηιέγεηαη κηα πεηξακαηηθή κέζνδνο ηθαλή λα εθκεηαιιεχεηαη ηνλ εθάζηνηε κεραληζκφ ψζηε λα δηαθξίλεηαη ε επηκέξνπο ζπλεηζθνξά ηνπ ζηελ αγσγηκφηεηα ηνπ ξεπζηνχ. Πιένλ ζπλήζεο κέζνδνο βειηίσζεο ηεο αγσγηκφηεηαο ελφο ξεπζηνχ δηειεθηξηθνχ είλαη ε θαηαπφλεζή ηνπ ππφ ηελ επίδξαζε ηζρπξνχ ειεθηξηθνχ πεδίνπ. Απηή ε κέζνδνο φκσο επεξεάδεη ηε γέλεζε θνξέσλ θνξηίνπ εληφο ηνπ δηειεθηξηθνχ αιιά ηαπηφρξνλα θαη ηηο ηδηφηεηεο κεηαθνξάο ησλ θνξέσλ απηψλ,δπζθνιεχνληαο έηζη ηε δηάθξηζε ηεο επηκέξνπο ζπλεηζθνξάο ηνπ θάζε κεραληζκνχ ζηε δηακφξθσζε ησλ ειεθηξηθψλ ηδηνηήησλ ηνπ ξεπζηνχ. Μητανιζμοί Γένεζης Φορέφν Με εθαξκνγή ησλ πνζνηήησλ πνπ αθνξνχλ ζηα πγξά πξνθχπηεη πσο νη πνζφηεηεο ειεθηξνλίσλ νπψλ πνπ πξνέξρνληαη απφ ζεξκνγέλεζε απφ ην ίδην ην δηειεθηξηθφ είλαη πνιχ κηθξέο δίλνληάο καο ηε δπλαηφηεηα λα ζεσξνχκε ην θαηλφκελν ηεο Θεξκηθήο Γηέγεξζεο ακειεηέν. ειίδα 27 απφ 89

29 Φσηντνληζκφο Βάζεη ηνπ θσηνειεθηξηθνχ θαηλνκέλνπ κπνξνχκε λα επεξεάζνπκε ηελ εθπνκπή ειεθηξνλίσλ απφ ηα ειεθηξφδηα εληφο ηνπ ξεπζηνχ. Αθηηλνβνιία Τςειήο Δλέξγεηαο Με ηε ρξήζε πςειήο ελέξγεηαο ζσκαηίσλ ή αθηηλνβνιίαο (φπσο επί Παξαδείγκαηη αθηίλεο Υ) κπνξνχκε λα δηεγείξνπκε ην ειεθηξνληθφ λέθνο ησλ κνξίσλ ηνπ δηειεθηξηθνχ επηηπγράλνληαο θαη απηφλ ηνλ ηξφπν ηνλ ηνληζκφ ηνπο. Υξήζε ηνλίδνληαλ δηαιπκάησλ Γηαιχκαηα πινχζηα ζε ειεθηξνιχηεο (νμέα, άιαηα ή θαη βάζεηο) ηα νπνία αλάινγα κε ηε ζπγθέληξσζε θαη ηε δηαιπηφηεηά ηνπο επεξεάδνπλ ηελ αγσγηκφηεηα ηνπ ξεπζηνχ δηειεθηξηθνχ. Δηζαγσγή ειεθηξνδίσλ Δκβαπηίδνληαο ειεθηξφδηα εληφο ηνπ δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ πξαγκαηνπνηείηαη εκπινπηηζκφο ηνπ κε θνξείο θνξηίνπ, ζχκθσλα κε ηε ζεσξία ηνπ δηπινχ ζηξψκαηνο (Double Layer). Η ζεψξεζε απηή ζπλίζηαηαη ζηε βαζηθή ηδέα φηη ζηελ δηεπηθάλεηα κεηαμχ ηνπ κεηάιινπ ηνπ ειεθηξνδίνπ θαη ηνπ ξεπζηνχ δηειεθηξηθνχ δηακνξθψλνληαη 2 ζηξψζεηο αληίζεησλ θνξηίσλ ζε κηα ζηαζεξή κεηαμχ ηνπο ειίδα 28 απφ 89

30 απφζηαζε. Σν πξψην κνληέιν πνπ πξνηάζεθε ήηαλ απηφ ησλ 2 ζηαζεξψλ ζηξσκάησλ ηνπ Helmholtz ελψ αξγφηεξα πξνηάζεθε θαη ην κνληέιν ησλ Guoy Chapman πνπ ιάκβαλε ππφςηλ θαη ηε δηάρπζε θνξέσλ πνπ ζπκβαίλεη ιφγσ ηεο ξεπζηήο θχζεο ηνπ δηειεθηξηθνχ. Με ζπλδπαζκφ ησλ δχν κνληέισλ πνπ βαζίδνληαη ζηελ επίιπζε ησλ εμηζψζεσλ Poisson θαη Boltzmann θαη κηα βειηηζηνπνίεζε νθεηιφκελε ζηνλ Stern πνπ έιαβε ππ φςηλ ηνπ ην κέγεζνο ησλ ηφλησλ πξνθχπηεη ην κνληέιν πνπ εμεγεί θαιχηεξα ην κεραληζκφ ηεο πην ζεκαληηθήο κεζφδνπ έγρπζεο θνξέσλ εληφο ελφο δηειεθηξηθνχ ξεπζηνχ. ειίδα 29 απφ 89

31 Ιδιόηηηες Μεηαθοράς Φορέφν Οη ηδηφηεηεο κεηαθνξάο ησλ θνξέσλ είλαη κείδνλνο ζεκαζίαο, θαζψο νη θνξείο θνξηίνπ είλαη απηνί πνπ ελ πνιινίο εξρφκελνη ζε αιιειεπίδξαζε κε ηα νπδέηεξα κφξηα ηνπ ξεπζηνχ θαζνξίδνπλ ηε δηακφξθσζε ησλ αγψγηκσλ ηδηνηήησλ ησλ ξεπζηψλ. πγθεθξηκέλα νη θαζνξηζηηθφηεξεο παξάκεηξνη είλαη ε θηλεηηθφηεηα ησλ ειεθηξνλίσλ θαη ε ειεθηξνυδξνδπλακηθή θηλεηηθφηεηα. Η ζπλνιηθή ζπκπεξηθνξά θαζνξίδεηαη θαη απφ ηνπηθά θαηλφκελα φπσο ε επαλαζχλδεζε θαη ε ζχλδεζε θαη απνζχλδεζε ειεθηξνλίσλ. ειίδα 30 απφ 89

32 Κηλεηηθφηεηα ειεθηξνλίσλ ηηο εξεπλεηηθέο εξγαζίεο θπξίσο δηεξεπλάηαη ε θηλεηηθφηεηα ησλ ειεθηξνλίσλ θαη φρη ησλ ζεηηθά θνξηηζκέλσλ ζσκαηίσλ θαζψο θάηη ηέηνην ζέηεη απαγνξεπηηθέο ζρεδφλ απαηηήζεηο φζνλ αθνξά ζηελ θαζαξφηεηα ηνπ δηειεθηξηθνχ. Κπξηφηεξνη παξάγνληεο πνπ ηελ επεξεάδνπλ είλαη: Α) Η κνξθνινγία ησλ κνξίσλ ηνπ δηειεθηξηθνχ (ελ γέλεη καθξχηεξεο θαη πνιππινθφηεξεο πδξνγνλαλζξαθηθέο αιπζίδεο ηείλνπλ λα απμάλνπλ ηελ ειεθηξνληθή θηλεηηθφηεηα) Β) Η ζεξκνθξαζία ε νπνία επηδξά (πιελ ειαρίζησλ εμαηξέζεσλ) απμεηηθά ζηελ ειεθηξνληθή θηλεηηθφηεηα Γ) Η έληαζε ηνπ θαηαπνλνχληνο ειεθηξηθνχ πεδίνπ Δ.Γηα πγξνχο πδξνγνλάλζξαθεο θαη ρακειήο εληάζεσο ειεθηξηθά πεδία παξαηεξείηαη γξακκηθή εμάξηεζε ηεο ηαρχηεηαο νιηζζήζεσο απφ ην Δ ελψ γηα πνιχ ηζρπξά ειεθηξηθά πεδία ε ζρέζε γίλεηαη κε γξακκηθή Γ) Η πςειή πίεζε ηεο νπνίαο ε επίδξαζε δελ έρεη αθφκε κεηά βεβαηφηεηαο εμαθξηβσζεί. Παξ φια απηά, ην γεγνλφο φηη παξαηεξείηαη έλαο ζεκαληηθφο βαζκφο εμάξηεζεο ηεο δηειεθηξηθήο αληνρήο ησλ ξεπζηψλ απφ ηελ αζθνχκελε απ απηψλ πίεζε,νδήγεζε εξεπλεηέο ζηελ ηδέα πσο θπζαιίδεο αεξίσλ πνπ ελππάξρνπλ ζην ξεπζηφ παίδνπλ ζεκαληηθφ ξφιν ζηε δηακφξθσζε ησλ κεραληζκψλ δηάζπαζήο ηνπ. Καξπφο ηεο ηδέαο απηήο ππήξμε ην κνληέιν δηάζπαζε θπζαιίδαο. Δ) Μαγλεηηθά Πεδία ηα νπνία ζπληεινχλ ζε κηα ηαρχηεηα νιίζζεζεο βάζεη ηεο κεραληθήο ηνπ θαηλνκέλνπ Hall [12,13] ειίδα 31 απφ 89

33 Hιεθηξνυδξνδπλακηθή θηλεηηθφηεηα Λφγσ ηεο χπαξμεο αθαζαξζηψλ, ζσκαηηδίσλ θαη ηφλησλ εληφο ηνπ φγθνπ ηνπ ξεπζηνχ ε θίλεζε απηψλ εληφο ηνπ είλαη θαζνξηζηηθή φζνλ αθνξά ζηελ ειεθηξηθή ηνπ ζπκπεξηθνξά. Σα ζσκαηίδηα θαη κηθξνζσκαηίδηα κπνξνχλ λα ζεσξεζνχλ θαη σο ηφληα θαζψο ζηελ επηθάλεηά ηνπο ζπλήζσο παξακέλνπλ ζηαηηθά ειεθηξηθά θνξηία ηα νπνία ζπγθεληξψλνπλ γχξσ ηνπο έλα λέθνο αληίζεησλ θνξηίσλ απφ ην ίδην ην ξεπζηφ. Η θηλεηηθφηεηα ησλ ηφλησλ είηε πξφθεηηαη γηα δηειεθηξηθφ κε πνιηθά είηε ρσξίο πνιηθά κφξηα εμαξηάηαη απφ ηε ζπγθέληξσζε ησλ ηφλησλ φζν θαη απφ ηηο θπζηθέο ηδηφηεηεο ηνπ ξεπζηνχ φπσο ην ημψδεο ηνπ Δπαλαζχλδεζε χλδεζε ειεθηξνλίσλ Η επαλαζχλδεζε θνξέσλ ζηα κε πνιηθά πγξά ζπκβαίλεη κεηαμχ ζεηηθψλ θαη αξλεηηθψλ θνξέσλ θνξηίνπ.ηα πγξά κε πνιηθά κφξηα παξαηεξείηαη θαη ην θαηλφκελν ηεο ζχλδεζεο ειεθηξνλίσλ κε ειεθηξαξλεηηθά κφξηα ηνπ ξεπζηνχ. Σν θπξίαξρν κνληέιν ηεο θίλεζεο ειεθηξνλίσλ εληφο ηνπ ξεπζηνχ πξνθχπηεη κε βάζε ζεσξήζεηο πνπ έρνπλ γίλεη γηα ηελ εμαγσγή αληίζηνηρσλ κνληέισλ γηα πιηθά ζηεξεήο θπζηθήο θαηάζηαζεο. πγθεθξηκέλα,κε ηε ζεψξεζε πσο ην ειεθηξφλην απνηειεί θπκάησζε πνπ δηαρέεηαη ζην πιέγκα ησλ ηφλησλ θαη κνξίσλ ηνπ πιηθνχ, αιιά θαη κε ηε δπλαηφηεηα απηφ ην ειεθηξφλην λα εγθισβίδεηαη ζε θξάγκαηα παγίδεο δπλακηθνχ φηαλ ε θηλεηηθφηεηά είλαη κεησκέλε. Με ηε ζεψξεζε ελφο κέζνπ ειεχζεξνπ βήκαηνο 6k ( l=η/λm) πξνθχπηεη ε θηλεηηθφηεηα ειίδα 32 απφ 89

34 Δπίζεο ιακβάλνληαο ππ φςηλ θαη ηελ επίδξαζε ηεο έληαζεο ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ E πξνθχπηεη θαη ε εμήο ζρέζε γηα ηελ θηλεηηθφηεηα : Ηλεκηρονική διάζπαζη Πξφηαζε αξθεηψλ αξρηθψλ κειεηεηψλ, ν κεραληζκφο απηφο βαζίδεηαη ζηε δεκηνπξγία ειεθηξνληθψλ ζηηβάδσλ (ζεσξία Townsend γηα ηε δηάζπαζε αεξίσλ ). Η βαζηθή ηδέα πίζσ απφ ην κεραληζκφ είλαη φηη έλα ειεθηξφλην εθπέκπεηαη απφ ηελ θάζνδν εληφο ηνπ δηειεθηξηθνχ. Απηφ ελ ζπλερεία επηηαρχλεηαη απφ ην ειεθηξηθφ πεδίν κε δχν δπλαηέο εθβάζεηο: Δίηε ζπγθξνχεηαη κε άιια κφξηα θαη ιφγσ ηεο θηλεηηθήο ηνπ ελέξγεηαο ηα ηνλίδεη πξνθαιψληαο κία θάπνηνπ είδνπο αιπζηδσηή αληίδξαζε, είηε ζπγθξνχεηαη κε ζπλέπεηα ηελ απψιεηα ηεο θηλεηηθήο ηνπ ελέξγεηαο αιιά αχμεζε ηεο ελέξγεηαο ηνπ θαηλφκελνπ πιέγκαηνο ησλ κνξίσλ ηνπ δηειεθηξηθνχ. Με ηνλ φξν θαηλφκελν πιέγκα ελλνείηαη κηα ζηαηηθή εηθφλα ησλ κνξίσλ ηνπ ξεπζηνχ πνπ εμεηάδεηαη γηα πνιχ κηθξφ ρξνληθφ δηάζηεκα. Παξ φηη παξαηεξνχληαη ζηα απνηειέζκαηα πεηξακαηηθψλ δνθηκψλ ζηα άκνξθα ζηεξεά θαη ηα πγξά απνθιίζεηο απφ ηα ζεσξεηηθά αλακελφκελα (ζχκθσλα κε ην ζπγθεθξηκέλν κεραληζκφ), πνιπάξηζκεο κειέηεο, εηδηθά ζε αλνκνηνγελή πεδία φπσο απηφ πνπ επηθξαηεί ζε έλα δηάθελν αθίδαο πιάθαο, θαηαδεηθλχνπλ πσο ζρεδφλ πάληα ε δηαδηθαζία ηεο δηάζπαζεο μεθηλά απφ ηελ θάζνδν, απνθαιχπηνληαο έηζη ηνλ θαζνξηζηηθφ ξφιν ησλ ειεθηξνληθψλ ηδηνηήησλ ησλ δηειεθηξηθψλ κέζσλ. ειίδα 33 απφ 89

35 Γηα ηελ εμαθξίβσζε ησλ θαηλνκέλσλ πνπ πξνεγνχληαη κηαο εθθέλσζεο ρξεζηκνπνηνχληαη δηάθελα πνπ παξνπζηάδνπλ έληνλεο αλνκνηνγέλεηεο φπσο απηφ ηεο κνξθήο αθίδα πιάθα. Πξηλ γίλεη επηηπρήο δηάζπαζε παξαηεξνχληαη θαηλφκελα γλσζηά σο νρεηνί πξνεθθέλσζεο (streamers) θαη δελδξίηεο. Οη αξλεηηθνί streamer (απηνί πνπ μεθηλνχλ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο θαζφδνπ) ζπλήζσο μεθηλνχλ κε έλαλ αξρηθφ ν νπνίνο δηαθιαδίδεηαη εληφο ηνπ φγθνπ ηνπ δηειεθηξηθνχ θαη απιψλεη ζρεκαηίδνληαο ζπζαλνεηδείο κνξθέο κε ρακειέο ηαρχηεηεο ( m/s), ελψ ν δεπηεξεχσλ αξλεηηθφο streamer ηαμηδεχεη κε ηαρχηεηεο εψο θαη 10km/s κέρξη πνπ θηάλεη ζρεδφλ εψο ηελ άλνδν. Καηφπηλ ιακβάλεη ρψξα έλα θαηλφκελν εμαηξεηηθά κηθξήο δηάξθεηαο ην νπνίν νινθιεξψλεη ηε δεχμε κε έλα βξαρπθχθισκα.streamer δηαθνξεηηθνχ ηχπνπ (θαη κε δηαθνξεηηθφ κεραληζκφ γέλεζεο) παξαηεξνχληαη ζηελ πιεπξά ηεο αλφδνπ. Οη ζεηηθνί streamer ζρεκαηίδνπλ κνξθέο πνπ απνθαινχληαη δελδξίηεο ιφγσ ηεο έληνλεο δηαθιάδσζήο ηνπο. ειίδα 34 απφ 89

36 εκαληηθφ ξφιν ζηελ εμέιημε ησλ πξνεθθελσηηθψλ θαηλνκέλσλ παίδνπλ γηα κηα αθφκε θνξά νη αηέιεηεο θαη νη πξνζκίμεηο, γηα ηνπο γλσζηνχο θαη πξναλαθεξζέληεο ιφγνπο. Σνλ πην ζεκαληηθφ θαη άμην αλαθνξάο ξφιν παίδνπλ ηα κφξηα λεξνχ θαη νμπγφλνπ. AC Γιάζπαζη Κχξηνπ εξεπλεηηθνχ ελδηαθέξνληνο είλαη ε πεξηνρή βηνκεραληθψλ ζπρλνηήησλ (50 60 Hz). Γπζηπρψο ε ζπγθεθξηκέλε πεξίπησζε θαηαπνλνχληνο ειεθηξηθνχ πεδίνπ παξνπζηάδεη αθφκε κεγαιχηεξε πνιππινθφηεηα ζηελ εμέηαζή ηεο. Δλψ ζε έλα DC πεδίν ην εθάζηνηε ειεθηξφδην έρεη ζηαζεξφ ξφιν θαη δξα σο άλνδνο ή σο θάζνδνο, ζηελ πεξίπησζε ηεο AC εθαξκνδφκελεο ηάζεο, θαηά ηε κηα εκηπεξίνδν ην έλα ειεθηξφδην (θάζνδνο) εγρχλεη ειεθηξφληα εληφο ηνπ ξεπζηνχ δηειεθηξηθνχ ηα νπνία ζρεκαηίδνπλ πεξηνρέο φπνπ απμάλεηαη ην ρσξηθφ θνξηίν, ελψ ην δεχηεξν κηζφ ηεο πεξηφδνπ ην ίδην ειεθηξφδην δξα αληίζηξνθα, σο άλνδνο δειαδή. Καηά ζπλέπεηα ε ζπκπεξηθνξά ηνπ δηειεθηξηθνχ ζα επεξξεαζηεί έληνλα απφ ην πψο ζα έρεη θηλεζεί απηφ ην ρσξηθφ θνξηίν ην ελδηάκεζν δηάζηεκα. Μπνξεί δειαδή λα εληζρπζεί πεξαηηέξσ απηφ ην ρσξηθφ θνξηίν αλ θηλεζεί πξνο ην άιιν ειεθηξφδην ην νπνίν θαηά ηε δεχηεξε εκηπεξίνδν ζα δξα σο θάζνδνο, ή λα κεησζεί αλ παξακείλεη ζηελ πεξηνρή ηνπ αξρηθνχ ειεθηξνδίνπ θαζψο ην αληίζεην πιένλ ειεθηξηθφ πεδίν ζα ην απνδπλακψζεη. Γίλεηαη εκθαλέο φηη ε ειεθηξνυδξνδπλακηθή θίλεζε ηνπ ξεπζηνχ δηειεθηξηθνχ παίδεη πξσηεχνληα ξφιν ζε απηφ ην θαηλφκελν. πλήζσο ινηπφλ, ζηηο πξνζπάζεηεο πεξηγξαθήο ηνπ θαηλνκέλνπ κε θάπνην καζεκαηηθφ κνληέιν αγλνείηαη ε επίδξαζε ηνπ πξναλαθεξζέληνο παξάγνληα. ειίδα 35 απφ 89

37 ηα δηάθελα κάιηζηα έληνλεο αλνκνηνγέλεηαο ε θαηάζηαζε γίλεηαη αθφκε πην δπζρεξήο. Μειεηεηέο ζπληζηνχλ ηε ρξήζε κεγαιχηεξσλ δηαθέλσλ γηα ηελ εμαγσγή πην αμηφπηζησλ θαζψο θαη αμηνπνηήζηκσλ πεηξακαηηθψλ δεδνκέλσλ. ειίδα 36 απφ 89

38 Κεφϊλαιο ΙV Συμπεριφορϊ Μονωτικών Ελαύων Η κεγάιε πιεηνςεθία ησλ κνλσηηθψλ ειαίσλ πξνέξρεηαη απφ ηελ δηπιή απφζηαμε πξντφλησλ πεηξειαίνπ (απφζηαμε ζε πχξγν αηκνζθαηξηθνχ αέξα θαη ζε πχξγν θελνχ αέξνο) θαη δηαθξίλνληαη ζε ηξεηο βαζηθέο θαηεγνξίεο: Παξαθηληθά Έιαηα (κεζαλνιηθήο βάζεο) φπνπ θπξίαξρα ζηνηρεία είλαη νη θνξεζκέλνη πδξνγνλάλζξαθεο θαη ππάξρεη έληνλε παξνπζία n-παξαθηλψλ (θεξί) ην νπνίν ηνπ αθαηξείηαη κε θαηάιιειε επεμεξγαζία. Πνιιέο θνξέο ιφγσ εκθάληζεο πςεινχ ζεκείνπ πήμεο πξέπεη λα ηνπο πξνζηίζεηαη θάπνηνπ ηχπνπ αλαζηνιέαο πήμεο. Ναθζαιεληθά Έιαηα φπνπ θπξίαξρα ζπζηαηηθά είλαη αθφξεζηνη πδξνγνλάλζξαθεο (λαθζαιίλεο), κε πνιχ κηθξή ζπγθέληξσζε n-παξαθηλψλ (θεξί) θαη θπζηθά ρακειφ ζεκείν πήμεο. Μηθηά Έιαηα φπνπ απαληψληαη θαη νη δχν ηχπνη πδξνγνλαλζξάθσλ ΛΔΙΣΟΤΡΓΙΚΔ ΑΠΑΙΣΗΔΙ Μεηά απφ εθηελείο κειέηεο ζηελ ιεηηνπξγηθή ζπκπεξηθνξά ησλ κνλσηηθψλ ειαίσλ έρεη δηακνξθσζεί έλα ζχλνιν απαηηήζεσλ ηηο νπνίεο απηά πξέπεη λα πιεξνχλ ψζηε λα εμαζθαιίδεηαη ε απξφζθνπηε ιεηηνπξγία ηνπ εμνπιηζκνχ Υαξαθηεξηζηηθή απαίηεζε ηνπ δεπηέξνπ ηχπνπ είλαη ε αλάγθε λα ειαρηζηνπνηείηαη ε ζπγθέληξσζε ηνμηθψλ πξνο ηνλ άλζξσπν νπζηψλ (φπσο επί παξαδείγκαηη ηα πνιπρισξησκέλα δηθαηλχιηα, Polychlorinated biphenyls, PCBs). ειίδα 37 απφ 89

39 Απαηηήζεηο ηνπ πξψηνπ ηχπνπ ζπλήζσο δηακνξθψλνληαη αλάινγα ην εθάζηνηε δηεζλέο πξφηππν θαη αθνξνχλ ζε θπζηθά ραξαθηεξηζηηθά φπσο: a. πληειεζηήο απσιεηψλ (tanδ) b. πληειεζηήο ηζρχνο (cosθ) c. Γηειεθηξηθή αληνρή ζε AC ηάζε (δνθηκή κε δηζθνεηδή ειεθηξνδηα) d. Γηειεθηξηθή αληνρή ζε AC ηάζε (δνθηκή κε ζθαηξηθά ειεθηξφδηα) e. ηειεθηξηθή αληνρή ζε Κξνπζηηθή ηάζε f. Σάζε αεξηνπνίεζεο g. πγθέληξσζε λεξνχ h. Ομχηεηα i. ηαβξσηηθφ Θείν (S) j. πγθέληξσζε η-βνχηπιν-p-κξεζφιεο (DBPC) k. ηαζεξφηεηα ζε Ομείδσζε l. Υξψκα m. Οπηηθή Δμέηαζε (επαξθήο θαζαξφηεηα) n. εκείν πήμεο o. εκείν αλάθιεμεο p. πγθέληξσζε παξαθηλψλ q. Ιμψδεο r. Δηδηθή κάδα s. Θεξκηθή δηαζηνιή t. Θεξκναγσγηκφηεηα u. Δηδηθή ζεξκφηεηα v. Δίδνο θαη πγθέληξσζε δηαιπκέλσλ αεξίσλ w. Σάζε δεκηνπξγίαο ζηαηηθψλ θνξηίσλ ειίδα 38 απφ 89

40 x. πγθέληξσζε πνιπρισξησκέλσλ δηθαηλπιίσλ (PCB) y. ηειεθηξηθή αληνρή ελψ βξίζθεηαη ζε θίλεζε z. Δηδηθή αληίζηαζε Οη ζπγθεθξηκέλεο απαηηήζεηο εμάγνληαη απφ ηα πξφηππν ASTM Ιδηαίηεξα ζεκαληηθφ ξφιν ζηε δηακφξθσζε ησλ δηειεθηξηθψλ ηδηνηήησλ θαη θαηά ζπλέπεηα ηεο ηθαλφηεηαο ρξήζεο ελφο κνλσηηθνχ ειαίνπ παίδνπλ νη αθφινπζεο παξάκεηξνη : Τςειή δηειεθηξηθή αληνρή Υακειφ ημψδεο (πςειή ξεπζηφηεηα) Απνπζία αλφξγαλσλ νμέσλ, αιθαιίσλ θαη δηαβξσηηθνχ ζείνπ πζθνιία γαιαθησκαηνπνίεζεο πζθνιία δεκηνπξγίαο θεξνπνηεκέλσλ ηδεκάησλ Σαρεία θαζίδεζε ησλ πξντφλησλ δεκηνπξγίαο ειεθηξηθνχ ηφμνπ Υακειφ ζεκείν πήμεο Τςειφ ζεκείν αλάθιεμεο Γλσζηνί θαη άμηνη αλαθνξάο ερζξνί ηεο κνλσηηθήο ηθαλφηεηαο ηνπ ειαίνπ είλαη: Ομείδσζε. Πξέπεη ην δπλαηφλ λα απνθεχγεηαη ε επαθή ηνπ ιαδηνχ κε ηνλ αηκνζθαηξηθφ αέξα θαζψο απνηειεί ηελ θπξηφηεξε αηηία ρεηξνηέξεπζήο ηνπ. Μφιπλζε.Κπξηφηεξα ην λεξφ είλαη πνπ εληνπίδεηαη σο πξφζκημε εληφο ησλ κνλσηηθψλ ειαίσλ θαζψο βξίζθεηαη ζε κεγάιεο ζπγθεληξψζεηο εληφο ηνπ αηκνζθαηξηθνχ αέξα. Παξ φια απηά ππάξρνπλ θαη πνιπάξηζκεο άιιεο πξνζκίμεηο πνπ απαληψληαη κέζα ζηα κνλσηηθά ιάδηα φπσο ηφληα, κέηαιια, αέξηα γηα ηε δηάγλσζε θαη αθαίξεζε ησλ νπνίσλ ππάξρνπλ εηδηθέο κέζνδνη (θίιηξα κεκβξάλεο, θπγνθέληξηζε, ζέξκαλζε ζε θελφ αέξα θηι) ειίδα 39 απφ 89

41 Τςειέο ζεξκνθξαζίεο. Πξνθαινχλ απνζχλζεζε θαη επηηαρχλνπλ ηελ ηαρχηεηα νμείδσζήο ηνπ. Μεξηθέο εθθελψζεηο Corona. Πξνθαινχλ δηάζπαζε ησλ κνξίσλ ηνπ ειαίνπ θαη ηνπηθή αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. ΑΠΑΙΣΗΔΙ Δ ΜΔΣΑΥΗΜΑΣΙΣΔ Σν κνλσηηθφ έιαην ζηε ρξήζε ηνπ ζηνπο κεηαζρεκαηηζηέο ειαίνπ επηηειεί θαη κηα πξφζζεηε ιεηηνπξγία, απηή ηεο απαγσγήο ζεξκφηεηαο απφ ηα ηπιίγκαηα πξνο ην πεξηβάιινλ, ή ελ νιίγνηο ηε ιεηηνπξγία ηεο ςχμεο. Γηα λα επηηεπρζεί φκσο απηφ ην ιάδη πξέπεη λα βξίζθεηαη ζε ζπλερή θπθινθνξία εληφο ηνπ κεηαζρεκαηηζηή. Πξνθχπηνπλ έηζη πξφζζεηεο αλάγθεο, φπσο ε αλάγθε δηεπθξίλεζεο ηεο ειεθηξνυδξνδπλακηθήο ηνπ ζπκπεξηθνξάο θαη ε εμάξηεζε απηήο απφ ηε ζεξκνθξαζία, ηελ εκπεξηερφκελε πγξαζία, ηελ πδξνδπλακηθή ξνή, ην ζηξνβηιηζκφ, ηηο εκπεξηερφκελεο πξνζκίμεηο, ηε δηειεθηξηθή αληνρή ηνπ θηλνχκελνπ ειαίνπ θηι. Η ζπγθεθξηκέλε παξάκεηξνο είλαη κείδνλνο ζεκαζίαο δηφηη δελ είλαη ζπάλην ην θαηλφκελν λα παξαηεξνχληαη ζθάικαηα ζηαηηθήο εμειέθηξηζεο ζηα αθξαία ζεκεία ηπιηγκάησλ κεηαζρεκαηηζηψλ. Απηφ ζπκβαίλεη θαζψο είλαη δπλαηφλ θαηά ηε ξνή ηνπ ιαδηνχ θαη θαζψο απηφ δηέξρεηαη απφ νξηζκέλεο δηαδξνκέο, νη δεκηνπξγνχκελνη θνξείο θνξηίνπ λα ζπζζσξεχνληαη δεκηνπξγψληαο ρσξηθά θνξηία ηα νπνία κεηαθεξφκελα ζε πεξηνρέο κεηαμχ δηαθνξεηηθψλ ηπιηγκάησλ (π.ρ. ζηελ ελδηάκεζε πεξηνρή κεηαμχ πξσηεχνληνο δεπηεξεχνληνο) κεηψλνπλ ηε δηειεθηξηθή αληνρή κε ζπλέπεηα ηε δηάζπαζε. Σα απνηειέζκαηα κηαο ηέηνηαο κειέηεο κπνξνχλ λα θαλνχλ ρξήζηκα ζηε ζρεδίαζε ηεο βέιηηζηεο δηάηαμεο ησλ ηπιηγκάησλ ψζηε λα κε δίλεηαη ε δπλαηφηεηα δεκηνπξγίαο ηέηνησλ ξνψλ επαπμαλφκελσλ θνξέσλ θνξηίσλ. ειίδα 40 απφ 89

42 Γηάθνξεο εξεπλεηηθέο πξνζπάζεηεο έρνπλ ιάβεη ρψξα γηα ηε εμαθξίβσζε ηεο επίδξαζεο ζπλδπαζηηθήο ρξήζεο κνλσηηθψλ πιηθψλ ζε κηα δηάηαμε ηνπ ηχπνπ : θχξην κνλσηηθφ δηάθξαγκα. Σα απνηειέζκαηα απηψλ ησλ εξεπλψλ γηα θαηαπφλεζε ππφ AC ηάζε ( ζε αλνκνηνγελή θαη ζε νκνγελή ειεθηξηθά πεδία) θαηαδεηθλχνπλ πσο ε δηειεθηξηθή αληνρή ηεο πξνθχπηνπζαο ζπλδπαζηηθήο κνλσηηθήο δηάηαμεο βειηηψλεηαη. χκθσλα κε νξηζκέλεο εξεπλεηηθέο απφςεηο κάιηζηα ππάξρεη θαη κηα βέιηηζηε ηηκή ηεο πξνθχπηνπζαο δηειεθηξηθήο αληνρήο, πνπ εμαξηάηαη απφ ηε ζέζε ηνπνζέηεζεο ηνπ δηαθξάγκαηνο εληφο ηνπ δηαθέλνπ θαη ην πάρνο ηνπ δηαθξάγκαηνο ζπγθεθξηκέλα απφ ην ιφγν Έρεη παξαηεξεζεί φηη φζν εληνλφηεξε είλαη ε αλνκνηνγέλεηα ηνπ ειεθηξηθνχ πεδίνπ ε βέιηηζηε απνηειεζκαηηθφηεηα ησλ δηαθξαγκάησλ επηηπγράλεηαη φηαλ ηνπνζεηνχληαη πιεζηέζηεξα ζηα ειεθηξφδηα, φηαλ ε κνξθή ηνπο πιεζηάδεη ηζνδχλακηθέο επηθάλεηεο, θαη φζν κεγαιχηεξε επηθάλεηα θαιχπηνπλ. Δπίζεο πην απνηειεζκαηηθά είλαη φηαλ ηνπνζεηνχληαη θνληά ζηα πην αηρκεξά ζεκεία ησλ ειεθηξνδίσλ φπνπ ππάξρεη ζπζζψξεπζε ηεο αλνκνηνγέλεηαο ηνπ πεδίνπ. Έρεη παξαηεξεζεί επίζεο θαζπζηέξεζε ηνπ ρξφλνπ πνπ εκθαλίδεηαη ε πιήξεο δηάζπαζε ηνπ δηειεθηξηθνχ κέζνπ. Σα πξναλαθεξζέληα απνηειέζκαηα επί ησλ δηειεθηξηθψλ ηδηνηήησλ ησλ ζπλδπαζηηθψλ δνθηκίσλ απνδίδνληαη απφ ηνπο ηδίνπο ηνπο εξεπλεηέο ζηελ επίδξαζε θνξηίσλ ρψξνπ ησλ δηεπηθαλεηψλ θαη ζηελ θαζπζηέξεζε αλάπηπμεο θαλαιηψλ δηάζπαζεο ιφγσ ηεο επηκήθπλζήο ηνπο θαηά ηε δηεχζπλζε ειάρηζηεο δηειεθηξηθήο δηαπεξαηφηεηαο ηνπ δηαθξάγκαηνο ειίδα 41 απφ 89

43 Κεφϊλαιο V- Ερευνητικό Διαδικαςύα Σν ιάδη θαηαπνλείηαη κε ελαιιαζζφκελν πεδίν, κε ζπλερή αχμεζε ηεο ηάζεο κέρξηο φηνπ δηαζπαζζεί. Κσυελίδα δοκιμής: Δίλαη θηηαγκέλε απφ γπαιί ή δηαθαλέο πιαζηηθφ κε ρσξεηηθφηεηα κεηαμχ 350 θαη 600ml. Καιφλ είλαη λα είλαη ζθεπαζκέλε κε θαηάιιειν θαπάθη. ηα ζρήκαηα πνπ αθνινπζνχλ δείρλνληαη δχν είδε θπςειίδσλ πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ. Ηλεκηρόδια: Μπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ειεθηξφδηα απφ νξείραιθν ή απιά επηθαιπκκέλα απφ νξείραιθν, απφ αλνμείδσην αηζάιη κε θαιά ιεηαζκέλε ηελ επηθάλεηα ηνπο. Η κνξθή ηνπο είλαη ζθαηξηθή ( 13,0 mm δηάκεηξνο). Σα ειεθηξφδηα ηνπνζεηνχληαη νξηδφληηα ψζηε λα ζρεκαηίδνπλ δηάθελν 2,5 mm κε ηε βνήζεηα ελφο παρχκεηξνπ (θηιεξ). Σν κήθνο ηνπ δηάθελνπ πξέπεη λα δηνξζψλεηαη γηαηί παξαηεξείηαη κεηαθίλεζε ησλ ειεθηξνδίσλ εμεαηηίαο ησλ εθθελψζεσλ. Όηαλ παξαηεξεζεί θάπνηα επηθαλεηαθή θζνξά ησλ ειεθηξνδίσλ απφ ηηο ειεθηξηθέο εθθελψζεηο πξέπεη λα αληηθαηαζηαζνχλ ακέζσο. Η απφζηαζε ησλ ειεθηξνδίσλ απφ ηελ ειεχζεξε επηθάλεηα πξέπεη λα είλαη 40 mm. Προεηοιμαζία ηης κσυελίδας. Όηαλ ε θπςειίδα κέλεη αρξεζηκνπνίεηε, πξέπεη λα θπιάζζεηαη ζε θαζαξφ θαη μεξφ κέξνο καθξηά απφ ζθφλε, γεκάηε κε μεξφ ιάδη. ειίδα 42 απφ 89

44 Όηαλ έρεη θαηξφ λα ρξεζηκνπνηεζεί ζα πξέπεη λα θαζαξηζηεί πξνζεθηηθά, αθνχ πξψηα βγνπλ ηα ειεθηξφδηα θαη μεπιπζνχλ κε θαζαξφ μεξφ ιάδη. Δίλαη πνιχ ζεκαληηθφ ε επαλαηνπνζέηεζή ηνπο λα γίλεη κε κεγάιε πξνζνρή, απνθεχγνληαο θάζε άκεζε επαθή κε ηα δάθηπια. Ακέζσο πξηλ ηε ρξήζε ε θπςειίδα μεπιέλεηαη κε ην ιάδη ηνπ πεηξάκαηνο (αξθεηέο θνξέο αλ είλαη δπλαηφ) πξηλ γίλεη ην ηειηθφ γέκηζκα. Προεηοιμαζία γεμίζμαηος κσυελίδας: Σν δνρείν πνπ πεξηέρεη ην ιάδη δνθηκήο πξέπεη λα αλαηαξάζζεηε ειαθξά θαη λα πεξηζηξέθεηαη θαηά ηέηνην ηξφπν ψζηε λα εμαζθαιηζηεί φζν είλαη δπλαηφ κία νκνηνγελήο δηαλνκή ησλ αθαζαξζηψλ πνπ πεξηέρνληαη κέζα ζην ιάδη ρσξίο φκσο λα γίλεηαη θαη αηηία ζρεκαηηζκνχ θπζαιίδσλ αέξα. Ακέζσο κεηά ρχλνπκε ην ιάδη αξγά αξγά κέζα ζηελ θπςειίδα δνθηκήο γηα λα απνθχγνπκε ηνλ ζρεκαηηζκφ αεξίσλ θπζαιίδσλ. Η φιε εξγαζία ζα πξέπεη λα γίλεη ζε μεξφ ρψξν απαιιαγκέλν απφ ζθφλε. Οπνηνδήπνηε εμάξηεκα ρξεζηκνπνηεζεί πξέπεη λα θαζαξηζηεί θαη λα απνμεξαζεί πξνζεθηηθά. Η ζεξκνθξαζία ηνπ ιαδηνχ ζα πξέπεη λα είλαη ή ίδηα κε απηή ηνπ πεξηβάιινληνο, θαηά πξνηίκεζε κία ηηκή γχξσ ζηνπ 200 C (150 C C). Καιφ είλαη λα αθεζεί ε θπςειίδα γηα 10 min, ψζηε λα απαιιαγεί απφ ηπρφλ θπζαιίδεο αέξα. Μέθοδος δοκιμής. Η δηαδηθαζία κέηξεζεο πεξηιακβάλεη εθαξκνγή επί ησλ ειεθηξνδίσλ απμαλφκελεο ηάζεο ζπρλφηεηαο 40 Hz έσο 62 Hz. Ο ξπζκφο αχμεζεο πξέπεη λα είλαη νκαιφο θαη ν ειίδα 43 απφ 89

45 ξπζκφο αχμεζεο 2 kv/sec μεθηλψληαο απφ ην κεδέλ. Σν ξεχκα θπθινθνξεί απηφκαηα αλ ζπκβεί έλα πιήξεο ηφμν. Ο απηφκαηνο δηαθφπηεο ηνπ θπθιψκαηνο ζα πξέπεη λα ην δηαθφςεη κέζα ζε 10 ms. Η ηάζε δηάζπαζεο είλαη ε ηηκή ζηελ νπνία θζάλεη ε ηάζε ηε ζηηγκή πνπ ην πξψην ηφμν ζαξψλεη ην δηάζηεκα κεηαμχ ησλ ειεθηξνδίσλ. πηλζεξηζκνί πνπ δελ θαηαιήγνπλ ζε ηφμν αγλννχληαη. Η δνθηκή πεξηιακβάλεη έμη εθαξκνγέο ηεο ηάζεο ψζηε λα ζπκβεί δηάζπαζε. Η πξψηε εθαξκνγή ηεο ηάζεο πξέπεη λα γίλεη γξήγνξα θαη ακέζσο κεηά ε θπςειίδα λα ζπκπιεξσζεί (γηα λα δηαηεξεζεί ε απφζηαζε ησλ 40 mm κεηαμχ ειεθηξνδίσλ θαη ειεχζεξεο επηθάλεηαο) πξνζέρνληαο λα κε δεκηνπξγεζνχλ θπζαιίδεο θαη θαηφπηλ αθήλεηε ην ιάδη 10 ιεπηά λα εξεκήζεη. Μεηά απφ θάζε δηάζπαζε ην ιάδη πνπ βξίζθεηαη κεηαμχ ησλ ειεθηξνδίσλ πξέπεη λα αλαηαξάζζεηε ειαθξά κε έλα μεξφ θαζαξφ γπάιηλν ζσιήλα, απνθεχγνληαο φζν είλαη δπλαηφ ην ζρεκαηηζκφ θπζαιίδσλ. Γηα ηηο ππφινηπεο 5 δνθηκέο ε ηάζε εθαξκφδεηαη κεηά απφ 2 ιεπηά γηα λα εμαθαληζζνχλ νη θπζαιίδεο πνπ ίζσο δεκηνπξγήζεθαλ. Αλ παξαηεξεζεί παξακνλή κεξηθψλ θπζαιίδσλ αέξα είλαη απαξαίηεην λα πεξηκέλνπκε 5 ιεπηά αθφκε πξηλ αξρίζνπκε κία θαηλνχξγηα δνθηκή δηάζπαζεο. Η δηειεθηξηθή αληνρή είλαη φ κέζνο φξνο ησλ 6 ηηκψλ πνπ επηηεχρζεθαλ. Πξηλ ηηο έμη απηέο εθαξκνγέο ηεο ηάζεο πνπ ιακβάλνληαη ππφςε γηα ηα ζπκπεξάζκαηα ηεο κέηξεζεο πξέπεη λα γίλνπλ 24 εθαξκνγέο ηεο ηάζεο κέρξη ηε δηάζπαζε ψζηε λα επέιζεη θαηάζηαζε αξρηθήο ηζνξξνπίαο. Καηά ηελ παξάδνζε θαηλνχξγηα ιάδηα πξέπεη λα έρνπλ ηάζε δηάζπαζεο 30kV θαη κεηά ηελ απνμήξαλζε 50 kv. ηηο δνθηκέο πνπ πξαγκαηνπνηήζεθαλ ρξεζηκνπνηήζεθε γξακκηθά απμαλφκελε AC ηάζε κε ηα εμήο ραξαθηεξηζηηθά: ειίδα 44 απφ 89